汽车发动机缸体无缸套技术之关键工序|涂层珩磨
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汽车发动机缸体无缸套技术之关键工序|涂层珩磨

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涂层珩磨

图1:涂层珩磨

        汽车发动机无缸套技术源于欧洲,是利用热喷涂技术铝制发动机气缸内壁喷涂一层耐磨涂层,取代传统的铸铁缸套,不仅能够降低发动机的重量和油耗,同时还能显著降低发动机摩擦,提升发动机性能。

        在缸体喷涂后,涂层的最终机加工是非常重要的,必须对涂层进行珩磨,确保气缸达到规定的正确直径、圆度和表面粗糙度。欧洲某知名热喷涂公司根据发动机试验实测获得的机油消耗和燃油消耗降低结果,对珩磨后涂层表面的推荐技术规格作出了精细的调整,如下表所示。为确保孔隙不会残留可能混入的磨屑,在珩磨后对涂层的表面进行适当清理非常重要,孔边缘需清理毛刺,珩磨过的表面应无积垢。

表1:涂层珩磨后推荐的粗糙度技术规格

涂层珩磨后推荐的粗糙度技术规格

        在经过粗珩和精珩后,缸孔的内表面能达到镜面光洁程度,如图2所示。与传统的铸铁缸套的珩磨相比,涂层珩磨后表面呈多孔结构,而非网纹结构,图3a为传统铸铁缸套珩磨后的表面微观结构图,图3b为涂层珩磨后的微观结构图。

涂层珩磨后的镜面状态

                                                             图2:涂层珩磨后的镜面状态                                          图3:传统缸套珩磨与涂层珩磨后的围观形貌

        正是由于涂层表面呈多孔结构,可使得涂层表面的平滑程度降低至25%,这正是该技术能使发动机机油大量节约的原因之一。平缓圆整的小孔也使机油暴露于燃烧室和活塞环的面积减小,减小刮油环的切向力,使活塞环更快地进入流体动力学状态,显著的降低摩擦力,工作示意图如图4所示。更小的发动机摩擦意味着更低的摩擦生热能耗,降低发动机窜气和油耗,保证最高工作可靠性。(窜气是指气缸和活塞磨损或发生变形后发动机内部燃气从活塞环间隙中“窜到曲轴箱,影响发动机功率和油耗。)由于最终涂层固有的多孔性,储油结构不会像网纹结构那样被磨掉,而是随着磨损向涂层发展而打开新的孔隙,因而,其寿命期效率会显著改进。
                                                                 缸孔喷涂

图4:缸孔涂层工作示意图

      缸孔喷涂的好处不仅减小摩擦力和机油消耗,同时还可改善缸孔表面的耐磨和耐蚀。由于涂层中含有的氧化物为氧化铁(FeO)和磁铁(Fe3O4,这些都是被熟知的固体润滑材料,能够进一步提高耐磨性。

     利用热喷涂技术不仅可以在新缸体上进行喷涂,而且还可以喷涂到磨损的气缸上,以使其恢复到原有的尺寸,从而避免了必须使用超大活塞和活塞环的问题。此外,同样适用于缸套、摩托车缸体的喷涂。

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