您现在的位置:机电论文网>> 发动机>> 正文内容

表面强化技术与进口发动机气缸的修复

作者: 来源: 发布时间:2018/2/11 16:12:47  点击数:1289
surface hardening technology and renewal technology of imported engin e cylinder
yang qingmei
(harbin engineering university)
sun jianmin
(heilongjiang cmmunic ation college)
abstract:in this paper,surface hardening technology is briefly indicated.according to the questions of repairing imported engine,the contrastive experiments are engaged. the results show that the electroless nickel coating technology is important imp roving the quality and reducing the cost of repairing imported engine.
key words:surface hardening,engine,cylinder,renewal
就设备和零件而言,减少磨损的办法无非是从改善设计,提高加工和装配质量,研究、生产性能良好的润滑剂,设计满足要求的润滑系统,根据不同情况正确地选用润滑剂,研究生产适应不同要求的耐磨材料和表面强化等这几个方面入手,而表面强化技术尤其重要,并越来越受到重视。
在进口汽车中,部分发动机结构和性能与国产机器不同,大部分汽油发动机是整体式缸体(无缸套)。在发达国家,这种发动机磨损超限后,做报废处理或更换中节。我国一般是采用镶嵌铸铁缸套的办法,恢复其使用寿命,但效果很差。针对这种情况,我们根据具体工作环境,采用适宜的表面强化技术,制定合理的修复方案,力求解决这一问题。
表面强化技术
表面强化技术是一项应用各种表面涂层技术与表面改性技术,提高产品质量(包括维修质量)的表面处理技术,广泛应用于制造行业和维修行业机械设备的防腐、装饰或赋予零件表面特殊性能。由于表面强化技术近几年发展迅速,融入了许多新的科研成果,因此其工艺种类非常丰富,大体可分为3类。
1. 表面组织改变强化
这种表面强化方法不在表面加入引起表面成分变化的其他因素,也不加入引起表面尺寸明显变化的其他材料,所有因处理而引起的变化均在基体内,即在原来的表面以内进行,所引起的变化是显微组织的变化。
表面形变强化和表面处理强化是表面组织改变强化的两种形式。表面形变强化一般是利用机械方法使金属表面层发生塑性变形,而形成高硬度、高强度的硬化层的强化方式。例如,喷丸处理生成的硬化层中的位错密度可达1012/cm2,亚晶可碎化至0.02μm。表 面层的密度越高,亚晶越细,则其强度、硬度越高[1]。表面热处理强化是利用固 态相变,通过快速加热的办法,对工件表面进行淬火,所以也称表面淬火,如火焰、激光、 感应、电子束加热淬火等。
2. 表面成分改变强化
该强化措施在于使表面或表层成分发生变化,或者再进行适当的热处理,使表面或表层的机械性能得到改善。例如,提高抗蚀性、硬度等。
在强化过程中,主要利用与基体金属元素不同的其他元素,通过固态扩散渗入的方法,以改变金属表面层的化学成分,使零件表面产生不同于基体结构的化合物和固溶体,以提高金属表面层的多方面性能。如渗氮可提高零件的耐磨性和抗疲劳强度;渗硼主要增加耐磨性,具有良好的抗蚀性;渗钴可提高高温氧化性等。
3.表面沉积强化
表面沉积强化是在零件表面加入或沉积和基体成分不同的材料,以便获得强度高、耐磨性与 抗蚀性好的表面层。这种强化技术主要包括表面冶金强化和表面薄膜强化。
表面冶金强化是利用表面层金属的重新熔化和凝固,以得到预期成分或组织的表面强化技术。一般均采用高能力密度的快速加热,将金属表面熔化或将涂覆在金属表面的合金材料熔化后靠自激冷却进行凝固而得到硬化层。表面薄膜强化是通过物理或化学的方法,在金属表面覆上与基体材料不同的膜层,形成耐磨膜或抗蚀膜。
电镀和化学镀是表面薄膜强化中提高基体耐磨性和抗蚀性的最常用的方法。最近,化学镀以其超乎寻常的优点,被研究人员逐渐重视起来。尤其是ni-p化学镀层在汽车零配件修 复上的应用,其耐磨性和抗蚀性更加明显地表现出来。
美国在小齿轮轴上镀13~18μm的ni-p层,并处理2h,其硬度可达hrc62,且使差动机 构平滑运动而降低噪声[2]。为了提高零件的耐磨性,可以从多种表面处理工艺中 选用1种对零件表面进行强化,也可以选用1种以上进行复合处理,但必须遵循的原则就是 性能要高,成本要低,即性能价格比高的强化工艺。
经过以上分析对比,选择镀铁、复合镀铁、化学镀镍种表面薄膜强化工艺进行对比试验,以优选出1种气缸表面强化工艺。
气缸表面强化修复工艺对比试验
对于相当数量的中小功率进口汽车,其发动机气缸若磨损超限后,常规采用镶嵌铸铁缸套的办法,使用效果不佳。

图1 气缸修复工艺流程
在试验过程中,由于toyota12r发动机适用范围广,具有一定代表性。因此,选择toyota12r 发动机的气缸作为研究对象,研究表面强化技术在气缸修复中的应用。
1.修复工艺规范
修复工艺如图1所示。其关键步骤如下:(1)对改制后的气缸内孔清洗、除油、除锈;(2)采用无蚀镀铁、复合镀铁(fe-al2o3)镀覆后,需要加工;(3)采用化学镀镍工艺,在恒温 的情况下施镀,可用尺寸镀法,使镀层厚度达0.03mm,镀后无须加工,但需经恒温热处理,以提高镀层与基体的结合强度和硬度。
2. 试验结果与分析
在摩擦磨损试验机上,对3种材料进行相对滑动磨损试验。取高磷铸铁为对比材料,固定相对线速度为10.25m/s。取3个水平的比压值进行试验,磨损时间为20s,试验结果见表1。
表1 材料磨损失重结果
比压(mpa)3508806
化学镀镍
镀铁
复合镀铁
高磷铸铁
1.7
16.4
9.7
18.4
2.3
31.9
25.6
45.3
4.8
83.9
41.8
87.1

由表1可以看出,化学镀镍层结合强度高,磨损失重明显低于其他3种材料,耐磨性非常好。
化学镀镍层的表面光洁度很高,缸套镀后无需加工,可以直接使用,与用尺寸恢复工艺修复气缸相比,可减少工序,节省开支。通过性能对比试验发现,化学镀镍层虽很薄,但 性能超群。
结 语
1. 根据耐磨性对比试验,确定化学镀镍工艺作为修复进口发动机气缸的强化工艺。
2. 车用发动机气缸的磨损程度是决定发动机是否需要大修的重要标志。发动机气缸修复工艺的解决,对延长进口发动机使用寿命与降低维修成本起着关键性的作用。
3. 采用新型表面强化技术,为发动机其它零部件的修复及国产化探索出一条新的途径。
杨清梅(哈尔滨工程大学 150001)
孙建民(黑龙江交通高等专科学校 150050)
参考文献
1,史美堂.金属材料与热处理.上海科学技术出版社,1988.
2,朱相荣.非晶态ni-p镀的发展及应用前景.表面技术,1990,1

更多
字体:【】-【】-【】【关闭此页

上一篇:臭氧水处理器的研究'   下一篇:变温低压渗碳新技术'


特别声明:机电之家(http://www.jdzj.com )所共享的机电类资料,机电论文、机电类文章、机电企业类管理制度、机电类软件都来自网上收集,其版权归作者本人所有,如果有任何侵犯您权益的地方,请联系我们,我们将马上进行处理。购买的论文都出自原创,保证作者的原创的版权的转让,任何纠纷由法律解决。