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液力变矩器的翻新工艺（上）

索奈克斯公司 齐明

      很多人可能会问：变扭器为什么需要翻新？明明工作正常的变扭器为什么还要进行剖开翻新，这岂不是白白浪费？如果你仔细考察国内外正规的自动变速箱翻新厂商的工艺流程，你会发现每一个进修理厂的自动变速箱上的变扭器都会作为标准维修程序中的一个环节进行剖开翻新处理。难道每个变扭器都损害了吗？实际情况上大多数的变扭器都能正常运行，翻新在这里有2个主要目的：第一，变扭器内部的构造使其很容易藏匿ATF油中的杂质。如果不进行清洗，则装车后这些杂质会随着ATF油流动去污染阀体、散热器及其它变速箱零件，这就会使变速箱维修的返修率得不到控制。实际上并不是某个变扭器不翻新就一定会造成变速箱返修，而是存在一个整体上的概率。问题是作为变速箱专修厂，你愿不愿去赌这个返修的概率？变扭器翻新的第二个作用是变扭器内部有一些易损件，比如油封、锁止摩擦片、轴承等，只有剖开变扭器才能进行检查，而且你要保证这些易损件不会在你的保质期内出现问题而引起返修。市场有一些清洗变扭器的机器，不剖开变扭器而只是通过油来冲洗，这种清洗的效果比较差，变扭器内部沟沟坎坎处的摩擦碎屑和金属颗粒不能被完全冲出，此外不打开变扭器也无法检查内部零件的状态。也有一些非正规的方法比如用汽油倒入变扭器进行清洗，这种方法应该被严格禁止，因为汽油会损坏油封。本文尽可能简单明了地介绍正规变扭器翻新工艺中的各个环节，希望能帮助大家对变扭器翻新有一个比较明了的认识。

一 选择需要翻新的变扭器核

     用来翻新的旧变扭器成为“核（core）”，没有这些核，就无法翻新变扭器。 因此归于变扭器翻新厂商来说，旧变扭器，也就是核的回收是至关重要的。

图1 变扭器核

图2 固定变扭器与花盘上

二 固定变扭器

     变扭器需要很好地被固定在车床上，以便将它剖开。一般而言，需要将变扭器前盖（带螺栓安装孔的这一部分外壳）上的定位螺栓固定在一个花盘上（见图2），这个花盘首先要通过校验垂直地固定在车床上，在车床转动时这个花盘面需要保持在一个平面上转动。需要特别提到的是，在固定螺栓前，先要挑选合适的导向杯士（见图4）置于花盘的中心孔内，它用来帮助套住变扭器前盖上的导向头（见图3），以便将变扭器定位于花盘上。不同的变扭器具有不同大小的导向头，因此翻新厂需要根据不同的变扭器自行开发匹配的导向杯士。

图3 变扭器前盖

 图4 选择合适的导向杯士

三 剖开变扭器

     在固定好变扭器后，就可以在车床上将它切开了（图5）。为了防止变扭器在切开过程中泵轮（变扭器上带泵轮轴颈的那一半外壳）掉下，一般我们可以使用车床上的圆锥形的顶针顶住泵轮轴颈，但我们不能让它顶得太紧，在即将切开的时候，我们需要非常小心，否则泵轮会被顶入前盖内受到损伤。图2中显示的是一个较好的解决方法，这里用了一个长杆插入到变扭器内，从内侧顶住了前盖，这样泵轮轴颈并未受到任何压力。

图5  切开变扭器

       固定刀具的刀架要具有足够的刚度。工业级的或军用级的车床的底座具有足够的重量，因而是很好的坚实底座。刀架的刚度不仅决定了应该使用什么等级的刀头，而且也影响刀具的使用寿命。一般来说，粗加工用的硬质合金钢刀具是最好的选择。除此之外，行业内就没什么大家都一致认同的方法了。各个翻新厂都有自己的切割方法。较好的入门资料大家可以参考索奈克斯的技术文献《变扭器切割入门》，此文由美国变扭器翻新协会的创始者之一、索奈克斯的技术专家ED LEE撰写，实为经验之谈。

      如果原来外壳上的重量平衡片妨碍了你打开变扭器，你就需要将原来的重量片在车床上切去。

      国内目前在切开变扭器时普遍的做法是先在外壳上做个记号，等焊合变扭器时按记号对上，这样可以尽量保持变扭器的动平衡。但必须提及的是这里有一个认识的误区，很多人以为只要这样做就可以不再需要最终的动平衡测试，以及配重块的焊接。这是不对的。将原来的泵轮盖按记号焊回原来的变扭器而不进行动平衡，虽然在大多数情况下不会出问题，但这并不能保证绝对不出动平衡的问题。因此从完整的工艺上来说，不论切割时做不做记号，最后都要经过动平衡测试。工艺的完整性主要是为了降低返修率。从长远来说，如果要严格控制变扭器返修率，动平衡这关还是绕不过去的。

四 剖开后的检查与清洗

图6

      剖开变扭器后，需要将变扭器内残留的ATF油倒干净，然后快速目测各零件的完好程度，这主要是检查锁止离合器及摩擦片、前盖内侧的锁止表面、轴承、塑料垫片（图6）、油封和O形圈是否有明显的损坏和磨损，因为这些地方都是变扭器中经常失效的易损件。

1） 油封和O形圈一般都更换以新件，由于其成本低廉，而且容易在高温下出现老化，因此正规翻新厂一律更换这些密封件。

2） 轴承常常是个让人头痛的问题，人们常常发现变扭器在装车后有杂音发出，问题往往出在变扭器内的轴承上。但是在打开变扭器对轴承进行检查时，除了已严重磨损的情况外，轴承往往看上去状态良好，问题往往在装车后立即出现或者在装车几个月内出现杂音。轴承的问题在车辆较低里程数时往往不明显，但当某款车进入大量维修期时，轴承的更换就越发频繁。变扭器由于存在轴向的冲击力，因此对轴承要求较高，通常的副厂件往往不能满足这种工作状态的要求。

3） 锁止离合器片也是常被磨损的区域。有些离合器片是摩擦片直接粘结于锁止活塞上，比如国内常见的奥迪5HP19, 大众01M和01N，通用的4T65E等，大多数变扭器都采用这种单面的锁止片结构。也有些锁止离合器片则是双面都贴有摩擦片的钢片，这在进口的5HP19，AL4，5HP24，5HP30及ZF6HP26等变扭器中较常见。锁止摩擦片被磨损后，会引起锁止打滑，较常见的是摩擦材质表面出现高低不平的小坑，也有摩擦片由于高温而变色，里圈和外圈出现不一样的颜色，也有摩擦片完全被磨光，甚至锁止活塞直接与变扭器前盖摩擦，ATF油或者油底壳上的金属屑往往来源于此，其实这样的磨损情况根源往往来自阀体，阀体控制变扭器的锁止油压大小，锁止油压过大就会出现这样磨光锁止摩擦片的情况。有时由于过热，导致摩擦片表面出现光滑的釉质层或者摩擦片嵌入很多金属屑，这时也需要更换摩擦片，因为其表面摩擦系数已经被改变。需要注意的是在打开变扭器后如果发现原厂使用的锁止摩擦片是黑色的编织碳材质，则在更换摩擦片时也需要使用碳基摩擦片，主要原因是碳基摩擦片导热，而普通的纸基摩擦片不导热，而新的电控变速箱都日趋使用复杂的电脑程序来进行锁止控制，导致变扭器半打滑状态极大地增多，因而产生大量热量，碳基片的低摩擦系数和高传热率是OEM原厂用来提高摩擦片寿命的主要手段。这类碳基摩擦片常见于通用的4T65E，4L60E/65E，5L40E，爱信的AW55-50SN等。如果原厂使用的纸基摩擦片，则一般只要更换以纸基摩擦片即可。纸基片往往摩擦系数较高，不导热，成本也比碳片低廉很多。

4） 变扭器前盖内侧与锁止磨损片接触的区域也是需要仔细检查的部分，这里往往会被锁止摩擦片磨的锃亮，但是你千万别忽略表面的磨槽，它会使锁止工作面不平整，直接影响到锁止盘上的密封圈的寿命和密封效果。

5） 变扭器涡轮轴颈上的花键齿是经常发生失效的地方。有些变扭器的涡轮齿由于使用粉末冶金制造法或者由于花键的热处理工艺问题，导致花键强度不高，容易被磨损。图7显示的是典型的涡轮轴颈的失效形式，花键有些会被部分磨损，而有些则会全部磨损，花键磨损后涡轮轴无法被带动，导致车辆无法开动。很多变扭器都会出现这样的问题，只是三菱系列的变扭器更突出一些，比如三菱KM系列、现代F4A41/42/51系列等。因此，如果在检查时发现涡轮轴颈的花键有磨损痕迹，就需要立即更换涡轮轴颈。

图7 涡轮轴颈的失效

6） 导轮上的单向离合器也需要进行检查，有时由于磨损，单向离合器会无法单向锁定而产生打滑，这样变矩器的增加扭矩功能便失效而变成耦合器了，产生汽车加速不良、没有超速档等现象。

7）此外，变扭器内各种垫圈、垫片、导轮盖（stator cap）都需要检查，它们的磨损会使变扭器内的轴向间隙增大，降低轴承的使用寿命。

检查完各零件后，用压缩气将各零件彻底吹干（图8），再进一步继续做目测。

图8 吹干清洗

五 变扭器前盖

     由上所述，前盖内的锁止工作区域由于与锁止摩擦片直接接触而经常磨损，如果我们看到这个工作表面有磨损痕迹，就需要在车床上进行机加工，使工作表面恢复平整。如果没有明显的磨损痕迹，则只须对这个工作表面进行抛光，以消除任何小的不平整面（如图9所示）。一般原厂的表面光洁度要求为Ra20（微英寸，美国单位），相当于中国新的粗糙度标准Ra0.4（微米），或者中国原来的第8级光洁度标准，我们在修复这个表面时需要达到原厂规定的表面光洁度要求。如果前盖上的锁止面不平整，就会引起锁止不平滑的现象。

六 泵轮的修复

     仔细检查泵轮的叶片，如果发现有松动，则用点焊来加固这些泵轮叶片，以增压其刚度（图10）。泵轮上的轴承支撑面经常需要修平整（图11），因为这个平面经常因为变扭器的变形而凹陷或凸起，这会直接影响轴承的运行和使用寿命。所有的变扭器在泵轮的这个平面上都有一个轴承，它处于泵轮和导轮之间，是变扭器中最容易损坏的轴承。如果更换以带法兰座的泵轮轴颈，那么法兰座就会提供一个新的轴承支撑平面，这是最好的方案，因而也无需修正这个轴承支撑面了。如果不更换或者仅更换以普通的不带法兰的泵轮轴颈，就需要特别注意一下这个轴承支撑面了。

图10 加固泵轮叶片

图11 修整轴承支撑面

     要修复这个轴承支撑面以及更换泵轮轴颈，首先需要将泵轮正确定位于车床上，其中轴线必须定位准确。因此首先要将泵轮如图12所示固定在车床上，这时泵轮顶在花盘面上，车床上的定位工具直接出入泵轮轴颈内，这时是以花盘面以及泵轮轴颈内圆为基准点的。将泵轮准确定位后，再如图11那样修平轴承支撑面。

     泵轮轴颈表面是容易被磨损的部位，轴颈与油泵铜套或轴承的配合间隙过大会导致变扭器漏油。因此很多情况下泵轮轴颈需要更换。为了使新轴颈正确定位，需要如图12那样定位好泵轮后，再加工泵轮外圆，使之成为一个标准圆。然后按图13所示，将泵轮反过来，轴颈对外，刚才加工的泵轮外圆表面此时成为6爪卡盘的固定点。

图12 固定和加工泵轮

图13 切割泵轮轴颈

    在更换泵轮轴颈前，一定先要测量原来轴颈的长度（图14）。更换泵轮轴颈后要确保其安装高度和原来的一致。新的泵轮轴颈一般分为带法兰座的和不带法兰座的2种可供选择，带法兰座的轴颈成本略高，但在焊接时容易定位，而且法兰座为轴承提供了一个新的支撑面，同时能加强泵轮在轴颈部位的强度，防止这个部位在变扭器高速旋转时鼓出变形而损坏轴承。

图14 测量原厂轴颈的安装高度

    在切下原来的轴颈后，将泵轮固定于焊接机上，对新轴颈进行焊接。先自动围绕圆周点焊6点，然后才转动一周进行连续的焊接（图15）。图16显示的是带法兰的轴颈在焊接后的状态，一般只需要从变扭器外部焊接即可。

图15 焊接新轴颈

图16 带法兰座的轴颈

七 摩擦片的粘贴

      更换摩擦片是变扭器翻新过程中的关键一步，除了需要在专用的贴片机上进行加温贴片外（图17），还需要在贴片前对锁止盘进行机加工，一方面是去除原来的摩擦材质，另一方面是为新的摩擦片提供一个新的粘贴表面。但是对锁止盘的切削深度不应超过0.38mm，过大的切屑深度会减弱锁止活塞的刚度，导致其锁止时变形量过大而产生锁止打滑或冲击现象。很多刚刚开始翻新变扭器的修理厂往往都会遇到偶尔的摩擦片脱落问题。其实关键的技术细节不外乎这几点—— 摩擦片上胶层的加温曲线要合适（注意：胶层已直接做在摩擦片的反面了，无需另外的粘合剂），要让固态的粘合剂有足够时间液化；贴片机的压力要在100-300psi之间，压力过大或过小都会影响粘合强度；粘贴面要平整，否则会使摩擦片上的压力不均匀；如图18所示，锁止盘上加工面的表面光洁度要在Ra100左右（相当于中国标准Ra3.2, 或5级光洁度），过于粗糙或光洁的表面都不利于贴片。注意了这几点，贴片质量自然有保证。

图17 贴片机

图18 贴片表面需要的光洁度

八 变扭器组装及焊合

     在组装各部件前再次检查易损件如油封、垫片、轴承、导轮盖、摩擦片等是否有磨损，注意此时各部件都已清洗干净（图19）。组装完各部件后，就需要将变扭器焊合，这需要专用的变扭器焊接机（图20）。有些变扭器需要在焊接时设定正确的变扭器内部的轴向间隙，这可以通过调节变扭器泵轮的设置高度来实现。需要注意的是变扭器在焊接过程中会向中间收缩，收缩量的大小取决于焊接机的电流及变扭器本身的特性，因此需要在焊接时通过不断尝试来得到这个收缩量的数据，它直接影响都翻新后的变扭器的轴向间隙。

图19 组装各零件

图20 变扭器焊接机

      进行焊接时也是先围绕焊缝圆周进行多个点焊（图21），这时要注意焊料冷却时的收缩，因此可以进行对称的点焊。点焊主要是为了防止焊接后变扭器的偏斜和过大的径向跳动量。在点焊完成后，再进行连续的360度焊接。焊接时的电流大小、焊枪角度、焊接速度、保护气体的配比（二氧化碳和氩气）都需要操作人员通过实际操作来得到最好的组合。

图21 点焊

图22 测量径向跳动量

      焊接以后需要检查变扭器的最大径向跳动量（图22）。将百分表打在变扭器的轴颈处，尽管0.25mm的跳动量可以勉强被接受，但是好的翻新工艺应该将跳动量控制在0.12mm内，否则会影响变扭器的使用寿命。在焊合变扭器或者更换泵轮轴颈时，必须保证垂直度。一般来说，当泵轮轴颈处的径向跳动量≥0.3mm时，会造成油泵过早磨损。跳动量继续加大会造成油泵油封漏油，汽车无法行驶。有些专修店就发生过在分解清洗变矩器后，因焊合时变扭器在热应力作用下出现略微偏斜，导致泵轮轴颈处的径向跳动量过大，造成油泵油封漏油，汽车无法行驶。这种过大的径向跳动量主要是在焊合变扭器或者在更换泵轮轴颈时引入的。不论是简单的焊合变扭器还是更换泵轮轴颈，成熟的翻新工艺都可以严格控制外壳和泵轮轴颈的垂直度。焊合变扭器后，测量径向跳动量是一个必须的工艺步骤。图23显示的就是一个用来测量变扭器径向跳动量的仪器，它有2个表，一个用来测量泵轮轴颈处的跳动值，一个用来测量变扭器前盖上的导向头上的跳动量。用这个仪器还能测试变扭器的高度，这个数值也是变扭器的一个重要数据，它的定义是从变扭器轴颈的端部一直到变扭器前盖上螺栓孔的平台的垂直距离。

图23 跳动量测量仪

九 变扭器测漏

      变扭器在焊合后需要在进行测漏以检查焊接是否合格。如图24所示，需要将变扭器放入注水的测漏仪中，然后从变扭器轴颈处充气，如果观察到有气泡冒出，则说明焊接不合格。在重新焊接后，需要再次进行测漏试验。

图24 测漏仪

十 测量轴向间隙和变扭器高度

    在变扭器焊接完成后，除了要测量径向跳动量外，还要使用专用的间隙测量仪来测量变扭器的轴向间隙和变扭器高度（图25）。这种测量仪有个轴从变扭器的轴颈处插入，能插入的最深值就是变扭器的轴向间隙，每种变扭器都有自己特定的轴向间隙值。如果没有间隙或间隙过小，会影响变扭器内各零件的转动。当你在焊接变扭器后发现内部无法转动，就说明轴向间隙没有调好。而间隙过大，则会影响各部件比如轴承的使用寿命。

图25 测量轴向间隙

十一 动平衡测试

       变扭器在焊接完成后还需要进行动平衡测试，如果变扭器的动平衡不合格的话，装车运行时变扭器会发抖，而且随着转速提高，抖动会越厉害。动平衡测试需要专用的变扭器平衡机（见图26）。如果超标，就需要将专用的平衡块点焊到变扭器上（见图27）。常用的平衡块有5克、8克和10克等。正如前文所述，国内很多翻新厂会省去这一步操作，认为这一步工序意义不大，反而还要投入一个动平衡设备。但国内外的实践证明，随着变扭器普遍里程数的提高，为了保证变扭器的翻新品质，这一步工艺还是无法省去的。

图26 动平衡测试

图27 平衡块

十二 表面处理

     最后需要进行表面处理。在换好新的泵轮轴颈后，在焊缝周围往往会有粗糙不平的焊渣，这时就需要将其打磨。不要小看这一步，没有这一步打磨处理，就会使油封过早损坏，造成成本高昂的变速箱返工。具体做法是仍然将变扭器放在平衡仪上转动，用百洁布或细砂纸打磨轴颈表面，以及变扭器外壳上的残留焊渣（图28）。

图28 打磨轴颈

     然后还要将变扭器上原厂的标签撕去，在外壳上打上翻新的日期，这主要是为了提供变扭器翻新的保质期而做的。最后对变扭器的外壳进行喷漆处理，以防止变扭器生锈（图29）。喷漆时注意要盖住变扭器泵轮轴颈，轴颈部位是不能喷漆或打砂的。专业的变扭器翻新厂最后还要将翻新好的变扭器装盒（图30），一是保护变扭器，二也是为了区分不同的翻新厂商的品牌。

图29 喷漆

图30 装箱

    以上只是对变扭器翻新工艺的一个粗浅介绍，其实各翻新厂的翻新工艺都各有变化，不一而足。只要达到工艺参数的指标，具体做法无需拘泥。

 此文刊登在《汽车维修与保养》杂志2009年1月期。