BJ2021型（或CA88型）发动机使用一段时间后发现启动困难，功率不足、冒黑烟，冲坏气缸垫而漏气、漏水，机油压力降低、发动机音响异常。经解体检查，发现铝合金缸盖3、4缸燃烧室间发生横贯裂纹，不久又发现其它铝合金发动机缸盖在进、排气门座口之间，气门座与燃烧室之间，缸盖螺栓孔与水道孔之间也出现裂纹。鉴于该现象比较普遍，经过现场调查、走访询问，并翻阅资料，查找出原因并进行了修复。
1、缸盖的焊接
单独购置铝合金缸盖比较困难，为了节省资金、降低维修费、延长设备寿命、提高修理水平，决定对其进行焊接。
1.1铝合金焊接的特点
（1）易氧化。铝合金易氧化，生成一层致密而难溶的AL2O3氧化膜，厚度约为0.1-0.2μm，其熔点达到2050℃，远远超过铝合金的熔点（一般约600℃左右），比重较大，阻碍金属溶化，容易造成焊缝金属的夹渣，而且氧化铝薄膜还吸附较多水分，使焊缝生成气孔，降低机械性能。
（2）易吸气。液态铝可溶解大量氢气，固态时几乎不溶解氢。当焊缝液态金属快速冷却凝固时，氢来不及析出，在焊缝中聚集形成气孔。
（3）热胀冷缩。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大2倍，易产生较大的焊接变形和内应力，对缸盖等刚性较大，结构或含杂质过多形成低熔点共晶时易产生裂纹。
（4）导热性高。铝在熔化时所需热量及焊接热量损失大，要求采用能量集中的强热源。
（5）合金元素蒸发及烧损。铝合金中低沸点元素在高温电弧作用下易蒸发和烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝质量下降。
（6）高温强度和塑性低。铝合金在370℃时强度仅为10MPa，常常不能支持液体熔池金属的重量，容易造成焊缝金属塌落和烧穿现象。
（7）无色泽变化。铝合金从固态转变为液态时，颜色变化不明显，操作时难以掌握加热温度。
1.2手工钨极氩弧焊
采用手工钨极氩弧焊是依靠钨极与焊件之间的电弧熔化基本金属和填充焊丝，并利用喷嘴流出的氩气在电弧和熔池周围形成连续封闭的气流，从而保护钨极及熔池不被氧化的一种较先进的熔焊方法，如图1所示。其特点是采用明弧焊接，熔池可见性好，在气体压缩下电弧稳定，热量集中，熔池可见性好，在气体压缩下电弧稳定，热量集中，熔池和热影响区较小，变形和裂纹倾向小，焊接质量高，比较适合于铝合金的补焊。氩弧焊不用焊粉，避免了焊后残渣对接头的腐蚀，同时由于焊接时氩气流对焊接区域的冲刷使接头冷却，防止接头过热，从而改善了接头组织和性能。
1.3焊接工艺
（1）氩气的纯度、干燥程度对焊接质量影响很大。含氧、氮过多会使电弧不稳，发生爆裂或使焊缝成型恶化；含水量过多会使焊缝发黑，电弧不稳产生飞溅，要求氩气纯度大于99.9%。
（2）焊接电流。裂纹深度12mm时，根据焊接规范，选择焊接电流200-300A，焊接速度100mm/min，焊3-4层，钨极直径5mm，焊丝直径4mm，氩气流量20L/min，喷嘴直径14mm。焊接电流过小电弧不稳定，易造成夹渣和未焊透等缺陷；电流过大容易产生咬边和烧穿等缺陷，同时飞溅增加、浪费金属。层数较多对提高焊缝的塑性、韧性有利。钨极直径太小，焊缝会产生夹钨，电极严重烧损；若太大会造成电弧不稳、偏弧等现象。
（3）焊丝选择。选用铝硅合金焊丝，丝311是一种通用焊丝，熔点低、焊接时金属流动性好、易于操作、抗裂性好，焊缝金属可以保证一定的机械性能。
（4）焊机选择。选用WSJ315-500A氩弧焊机，空载电压75V，工作电压15-20V，电流调节范围55-530A。
（5）电源极性。采用交流电源，当焊件为电源负半波时，氩气正离子冲击焊件表面熔化破坏氧化膜，引起阴极雾化进行清理；当焊件为电源正半波时，焊件所受热量增加，进行加热和熔化，热效能高。
（6）裂纹深度大于6mm时，电弧热量难以使裂缝根部焊透，因此应开坡口，以便清除熔渣，获得较好的焊缝成型。选择U型坡口，熔敷金属量较少，焊件焊后变形小；用锋利扁铲轻开坡口，并用电动手砂轮仔细修整成型，坡口角度为70°-90°；坡口应超过裂纹深度，底部为半径5mm的圆弧。
（7）施焊方法。
①使用3kW电炉对缸盖进行整体预热，加热到150-200℃，以减小焊接区和整体温度差异，降低焊接区域的冷却速度，减小焊接应力。
②使用铜丝、不锈钢丝刷或刮刀清理焊缝表面及周围，除去氧化膜、油脂和水分等脏物，露出金属光泽。一般不用砂轮打磨，因砂粒留在表面可能会产生缺陷，清理后应立即施焊。
③焊前检查钨极伸出长度为5mm左右，位置处于焊嘴中心，不偏斜。
④钨极不要直接接触熔池，以免形成钨夹渣；焊丝不要进入弧柱区，防止与钨极接触使钨极氧化，造成焊丝熔滴飞溅，破坏稳弧性。焊丝也不能离焊矩太远，否则不能预热焊丝，且易卷入空气，降低熔化区温度。
⑤焊矩运动要均匀，保持电弧长度不变；可增加或降低焊接速度，拉长或压低电弧来控制熔池温度，获得高质量焊缝。
⑥焊接将终止时，应多填充焊丝以便填满弧坑，一般应在切断电源后焊枪仍在焊缝上保持3-5s，直到钨极和熔池冷却后再抬起，在钨极完全转黑之后停止供气，防止焊缝氧化。
⑦按图2所示顺序分层堆焊，每道焊缝焊后立即用圆头小锤迅速敲击焊缝，消除内应力。
⑧钨极端头磨成稍尖锥形使电弧集中，使用后呈自色、光亮，如有麻点、凸凹不平或带绿色，说明钨极已氧化或烧坏。
（8）焊接注意事项。
①在室内施焊保持温度10-20℃，引弧前5-10s送氩气，调节氩气流量由经验确定；尽量采用短弧施焊，以增强氩气保护效果，减少热影响区，防止焊件变形。
②保持电弧一定高度和焊枪移动速度均匀，确保焊缝熔宽、熔深一致性，防止产生气孔和夹渣。焊枪除作匀速直线运动外，允许作各种横向摆动。
③填充焊丝在熔池前、氩气保护区内均匀地向熔池内加入，并注意不要扰乱氩气流。
④焊丝、焊炬和工件之间应尽可能保持如图2所示角度进行焊接，（但也应当根据焊缝深度加以调整）要求既便于操作，又能良好地保护焊接熔池，焊丝倾角尽量小。
⑤每焊一道后，待其冷却到不烫手时再焊下一道，焊缝高出基体平面2-4mm，留有机加工切削余量。
⑥将缸盖平放，采用平焊姿势。
1.4局部低温回火
将焊缝及两侧加热到150-250℃，然后盖上石棉布保温不少于lh，缓慢冷却可以部分消除焊接残余应力。
也可以将焊缝两侧用乙炔焰缓慢仔细加热到200-250℃，随后用冷水喷射加热区和焊缝区，部分消除内应力。
2、焊后加工及试验
在卧式万能铣床上以缸盖上平面定位，先后用粗齿和细齿主铣刀加工，将焊缝铣平，然后进行研磨。
磨料为钢玉和碳化硅，粗研为60-100#，精研为0-240#，研磨剂可用润滑油、煤油、汽油；研具用铸铁、夹布胶木、紫铜、青铜等。研磨余量为0.02-0.03mm。研磨不但能提高焊缝表面质量，提高光洁度，还能够提高缸盖平面度，增加与缸体连接的密合性，防止漏水、漏汽。经过修复后，对缸盖进行检验、测量，装配后以0.4-0.45MPa压力进行5min水压试验无泄漏，试车发动容易，排气声响正常，功率充足，正常投入生产。
3、采取的措施
针对缸盖裂纹现象采取了如下措施：
（1）发动机运行中要密切注视水温在80~90℃，油压保持在0.25-0.35MPa，保持冷却水量充足，严禁缸水缺油运行。
（2）发动机加水前应怠速运转5min，使温度降低，严禁发动机在高温运行下骤然加入大量冷水。
（3）发动机二级保养时要正确调整气门间隙和点火时间，防止点火过早，温度偏高。
（4）发动机大修时，曲轴要进行动平衡试验，发动机座垫要安放可靠，防止机器共振损坏零件。
（5）更换缸体、缸盖时要采购原厂正品，选择缸盖铸造铝合金组织应大部或全部为共晶体，可以有效防止裂纹，延长寿命。
（6）发动机大修时要检验校正缸体、缸盖变形程度及平面度误差。如缸盖翘（拱）曲变形过大应进行压力校正；平面度误差过大应采用刮研、铣削方法修平，并铣削掉少量金属保持燃烧室容积不变。
（7）按规定力矩拧紧缸盖紧固螺栓，不得在高温下拆卸气缸盖。