维修检测保养不当导致活塞组件失效分析

 2009年4月14日，我单位受理一起上海客户WD615欧Ⅱ发动机在更换E2-4A活塞后，没有多长时间出现早期磨损失效的事故，因客户只把受损的部分部件带来，所以我们主要以受损的活塞、活塞环部分做分析： 
●  一、 事故现象：

    发动机拆解后活塞顶部在两进排气门之间存在大量的硬质积炭层；根据客户了解，此发动机6只活塞损坏形式基本一致。第一道活塞环的环高和径向厚度均严重磨损。
●  二、事故分析：
    活塞被称为发动机的心脏，它是发动机中最重要的零件之一，由于活塞是在高温、高压的燃气作用下，不断地做高速往复运动，从而承受着高温高压的热负荷和机械负荷，其工作条件十分恶劣。活塞是发动机主要运动部件中惟一的铝件，发动机中与之相关的任何一个部件或发动机工作状态发生故障都极有可能导致活塞受损或破碎，因此，发动机的故障也往往暴露在活塞上，但其真正引起发动机故障的部件并不一定是活塞，需要根据具体情况进行具体的分析!

    1、活塞顶部有较明显的燃烧不充分行程的积炭痕迹，外表面混有红褐色固态附着物及厚度约1mm的硬质积炭层（分布在活塞顶部2个避阀坑之间）。

    2、活塞环的第一道气环磨损严重，上图可以明显的看出活塞环与活塞的镍铁隔热环之间的侧隙，第一道气环的横断面表征活塞环上下端面已经严重磨损变形。
 

    不管是在压缩和做功冲程，活塞环都对由上而下的气体起到密封作用，其中第一道气环（如右图）密封约80-90％的气体，第二道气环封闭约10-20％的气体。如果在燃烧的过程中出现机油被相对稀释或存在大量硬质积炭，将导致第一道气环与镶嵌在活塞上的镍铁隔热环发生磨损，同时会出现部分燃气在第一道和第二道气环之间燃烧的情况！

    3、第二道活塞环在没有拆卸的时候进行观察，其为欧Ⅱ的反扭曲环，其契角已经基本磨损；活塞环工作面有轻微拉伤痕迹。


    拆检发现第二道气环的下端面磨损非常严重，因为活塞的第二道环槽为铝合金结构并非像第一道气环环槽采用镍铁隔热环的铸铁材料，此类型的磨损只有在第一道气环密封作用失效后，因为高压气体作用再加上润滑不良导致。
    4、油环因为磨料磨损而损坏较为严重，在此我们不附图说明了。



●  事故综述：
    此发动机出现的这种早期损坏现象可能是因发动机燃烧不充分，未完全燃烧的柴油导致第一道气环润滑不良，磨损加剧；当第一道气环接近失效的情况下，第二道气环在高压燃气的作用下，其下端面与活塞环槽发生磨料磨损。因第二道的气环失效，导致泵油效应增加，过多的润滑油参与燃烧形成硬质积炭，又加剧机件的磨损。此事故不属于活塞质量问题。