表面工程技术在发动机修复与强化中的应用

2007-09-25 阅读:　出处:车海中国 编辑：秋丝落叶

　　下面重点介绍几种常用的表面工程技术。
　　2.1热喷涂

　　热喷涂法不仅能使零件具有耐磨、耐蚀、耐氧化、耐高温、隔热等不同功能，而且能使它具有复合性能，即能保护零件，又能修复零件。目前，在发动机中，主要用于曲轴、活塞顶部、活塞环、气缸套、排气门、阀座、凸轮、齿轮等零件的表面处理和修复[6]，表1给出了采用热喷涂修复发动机缸体及更换新件的经济效益对比，由表可见，热喷涂3Cr13材料修复仅需花费新件成本的4.2%。

　　在发动机中，用于提高零件表面耐磨性的喷涂材料主要有下列几种：

　　1）钼。钼作为喷涂材料，其纯度需在99.95%以上。钼主要作为活塞环的喷层，它可以得到具有氧化物层的层状钼层和大约10%~15%的孔隙率，其喷涂层厚度一般为0.25mm，具有良好的储油性能。钼层熔点高（约为2620℃）、摩擦系数低、硬度高（HV1070左右）。因此耐磨性好，一般用在第一道活塞环处。

　　2）钼基合金。钼基合金的等离子喷涂层的特点是抗拉缸性好，因为它是由低硬度的纯钼（HV350）和硬度相当高的（HV700）镍基合金两相组成。其热稳定性优于钼丝喷涂层，耐磨性能相当于镀铬，特别是在润滑条件不够充分时。

　　3）铬基合金。铬基合金等离子喷涂层不仅在边界条件下的耐磨性及抗咬和性能较好，而且还能提高配磨材料的耐磨性，可同时提高缸套和活塞环的耐磨性。在边界润滑条件下，这种涂层的活塞环比镀铬还更耐磨，因此，可做高速、中速和低速发动机活塞环的涂层材料。

　　4）陶瓷。陶瓷涂层如氧化铬和氧化铝/二氧化钛硬度较高（HV1500），在一定条件下，活塞环的耐磨性能好，但对缸套磨损却很大，因此，只能在特殊要求的情况下使用。

　　5）金属陶瓷。金属陶瓷是比较复杂的，它是以碳化物为基（如碳化钨）的涂层，即使在恶劣的运转条件下，不但活塞环的磨损低，缸套的磨损也低。但金属陶瓷很贵。在发动机中，一般将陶瓷喷在排气阀面、活塞顶面、活塞环工作面上。

　　6）镍基合金。镍基合金有Ni-B-Si和Ni-Cr-B-Si系。镍基合金涂层除耐磨性较好外，还有很好的抗蚀性和较高的热硬性。主要用于发动机活塞环、阀座、阀门、凸轮的喷焊（也用于修复），以提高这些零件的耐磨性。

　　7）高碳钢与不锈钢。高碳钢，如碳素工具钢T8常用于修复并强化发动机铸钢，球墨铸铁轴颈表面的线材气喷、电喷涂。而不锈钢由于具有优越的耐蚀性、耐热性，而用于气缸套内表面的喷涂（火焰喷），具有很好的效果。

　　2.2电刷镀修复

　　发动机凸轮轴轴颈的主要失效方式是磨损或划伤，以前凸轮轴轴颈出现磨损或划伤一般就报废了，或者采用加厚轴瓦的办法磨削轴颈后使用，给用户的维修带来很大的麻烦。电刷镀技术具有设备简单、操作方便、安全可靠、镀积速度快的特点，用于修复凸轮轴轴颈取得明显效果[7]。表2给出了采用电刷镀纳米Al2O3/Ni修复发动机轮轴和连杆的效益分析，电刷镀技术可大大降低维修成本。

　　2.3挤渗碳化硅

　　挤渗碳化硅工艺是把碳化硅微粒直接挤渗到金属表面层，在其表面呈非连续分布。