汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體無缸套技術(shù)之關(guān)鍵工序|涂層珩磨

2019-11-10

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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)無缸套技術(shù)源于歐洲，是利用熱噴涂技術(shù)在鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壁噴涂一層耐磨涂層，取代傳統(tǒng)的鑄鐵缸套，不僅能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和油耗，同時(shí)還能顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦，提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

在缸體噴涂后，涂層的最終機(jī)加工是非常重要的，必須對(duì)涂層進(jìn)行珩磨，確保氣缸達(dá)到規(guī)定的正確直徑、圓度和表面粗糙度。歐洲某知名熱噴涂公司根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)實(shí)測(cè)獲得的機(jī)油消耗和燃油消耗降低結(jié)果，對(duì)珩磨后涂層表面的推薦技術(shù)規(guī)格作出了精細(xì)的調(diào)整，如下表所示。為確保孔隙不會(huì)殘留可能混入的磨屑，在珩磨后對(duì)涂層的表面進(jìn)行適當(dāng)清理非常重要，孔邊緣需清理毛刺，珩磨過的表面應(yīng)無積垢。

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在經(jīng)過粗珩和精珩后，缸孔的內(nèi)表面能達(dá)到鏡面光潔程度，如圖2所示。與傳統(tǒng)的鑄鐵缸套的珩磨相比，涂層珩磨后表面呈多孔結(jié)構(gòu)，而非網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，圖3a為傳統(tǒng)鑄鐵缸套珩磨后的表面微觀結(jié)構(gòu)圖，圖3b為涂層珩磨后的微觀結(jié)構(gòu)圖。

正是由于涂層表面呈多孔結(jié)構(gòu)，可使得涂層表面的平滑程度降低至25%，這正是該技術(shù)能使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油大量節(jié)約的原因之一。平緩圓整的小孔也使機(jī)油暴露于燃燒室和活塞環(huán)的面積減小，減小刮油環(huán)的切向力，使活塞環(huán)更快地進(jìn)入流體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，顯著的降低摩擦力，工作示意圖如圖4所示。更小的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦意味著更低的摩擦生熱能耗，降低發(fā)動(dòng)機(jī)竄氣和油耗，保證工作可靠性。（竄氣是指氣缸和活塞磨損或發(fā)生變形后發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃?xì)鈴幕钊h(huán)間隙中“竄”到曲軸箱，影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率和油耗。）由于最終涂層固有的多孔性，儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)不會(huì)像網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)那樣被磨掉，而是隨著磨損向涂層發(fā)展而打開新的孔隙，因而，其壽命期效率會(huì)顯著改進(jìn)。

缸孔噴涂的好處不僅減小摩擦力和機(jī)油消耗，同時(shí)還可改善缸孔表面的耐磨和耐蝕。由于涂層中含有的氧化物為氧化鐵（FeO）和磁鐵（Fe3O4）,這些都是被熟知的固體潤(rùn)滑材料，能夠進(jìn)一步提高耐磨性。

利用熱噴涂技術(shù)不僅可以在新缸體上進(jìn)行噴涂，而且還可以噴涂到磨損的氣缸上，以使其恢復(fù)到原有的尺寸，從而避免了必須使用超大活塞和活塞環(huán)的問題。此外，同樣適用于缸套、摩托車缸體的噴涂。