有利于降低发动机燃油耗的活塞裙部表面处理工艺

降低发动机零部件的摩擦,减少其机械损失是降低燃油耗的重要手段。活塞裙部表面涂层及典型的表面处理工艺对降低摩擦及磨损具有重要作用。介绍在活塞裙部形成覆膜的典型工艺,以及各种表面处理工艺和表面改性技术的原理与效果,也阐述新型涂层工艺的实际应用及其发挥的重要作用。     

车用发动机活塞及销组件中涂层的成本效率评价

就活塞销上涂覆性价比好的磨合润滑剂问题，对取消车用发动机活塞连杆组件中连杆铜套的可行性进行了研究。典型的车用发动机活塞都带有活塞销的销孔和销座。连杆上也同样有一个销孔，高硬度的钢制活塞销穿过这些孔连接活塞和连杆。一般来说，在连杆销孔内紧压一个铜套。铜套的作用是在润滑较差的情况下提供一个与活塞销偶合的接触面，以降低摩擦、磨损及刮伤等。然而，衬套增加了连杆质量[1.2]（在保持连杆小头厚度不变的情况下，去掉衬套的连杆小头外径较小，因而较轻），同时增加了活塞组件的制造成本和工艺，而活塞组件的强度并没有提高。在活塞销与活塞销孔，以及活塞销与连杆衬套的接触表面间磨损或刮伤是一种常见的失效形式，在发动机起动时尤为严重。以前的试验已证实，固体薄膜润滑剂可以预防刮伤和磨损，但是，通常都比不上带衬套连杆的成本效率。用Falex公司的试验装置对6种不同的润滑剂进行了试验，试验按照美国材料试验标准（ASTMG77）在环块试验机上进行。试验监控了摩擦系数、负荷、温度、表面特性、刮痕宽度及磨损材料的体积。根据试验结果，针对2种涂层在16台发动机上进行了无连杆衬套的台架试验和现场试验。     

活塞组降低摩擦的潜力及其裙部涂层的影响

降低发动机的内部摩擦是发动机开发的重要目标之一。Mahle公司开发出一种整机摩擦功率试验台，作为重要的开发工具，其不仅能在外源增压倒拖运转情况下，而且能在着火运转的发动机上，对所有对摩擦功率有影响的发动机零部件进行参数试验，确定出活塞组各个结构参数降低摩擦的潜力，并借助于试验设计程序为每种试验方案绘制了摩擦功率特性曲线场。同时，为了查明活塞裙部涂层对降低摩擦和磨损的作用和潜力，对3种不同涂层材料进行了摩擦和磨损试验，然后对各项参数对降低摩擦功率的效果进行排序。它可为发动机试图达到更合理的结构设计提供参考。     

重载货运机车柴油机活塞的研究

活塞是柴油机的主要部件之一,其可靠性和寿命直接关系到机车柴油机的性能和运行安全。基于HXN5型货运机车柴油活塞的研制,从活塞结构、活塞材料以及活塞特殊工艺方面展开研究,对结构设计、活塞裙铝合金材料变质及其固溶时效工艺、环槽高频淬火强化工艺、球铁销座球化率提升工艺、异型销孔加工检测、活塞变椭圆形线技术、活塞表面锰磷化及其减磨涂层工艺等方面进行了研究,以实现重栽货运机车活塞的承栽能力和可靠性的目标。     

内燃机活塞的摩擦分析

研究分析类金刚石碳涂层对活塞销及裙部的减摩效果。采用浮动缸套法和弹性流体润滑仿真方法分析活塞裙部摩擦。试验结果表明，类金刚石碳涂层减小了活塞销对缸套的摩擦，并且在发动机低转速和活塞销偏置较大的条件下效果尤为明显，尤其减小了上止点和下止点附近的摩擦。弹性流体润滑仿真证实，类金刚石碳涂层活塞销能够影响活塞的运动，减小活塞裙部与缸套之间的接触压力。     

多元复合氧化涂层对定位装置服役性能的影响

首先对某高速铁路接触网定位装置的现场服役失效零件进行了失效分析,结果显示:接触网定位器与定位支座的失效模式属于冲滑复合摩擦磨损失效,损伤形式以剥落和犁削后产生的犁沟为主,磨损机理主要是疲劳磨损和磨粒磨损以及一定的氧化磨损。然后对定位器和定位支座切割取样,并进行多元复合氧化涂层处理对比试验,结果表明:经过多元复合氧化涂层处理后试样表面硬度大幅提高,随着硬度的提高其抗磨粒磨损和塑性去除性能增强;通过对涂层处理后的样品磨痕处进行微观形貌分析发现,多元复合氧化涂层可明显改善材料的抗剥落能力。     

铝活塞上的类金刚石涂层可增加发动机的功率

据比利时贝卡尔特公司报道，具有类金刚石涂层的铝活塞能提高发动机的功率。在摩托车发动机上对涂覆类金刚石涂层的铝活塞进行试验，并和标准的铝活塞作了比较。功率测试仪的结果显示在低转速时功率至少提高了1％，     

采用生态安全的工艺获取可熔复合材料

为在磨料磨损条件下工作的零件上涂覆高强度的涂层而使用可熔接的材料,是提高建筑、铁路和其他类型的贵重技术装备使用寿命的有前途的方向之一。但是,在研发它们的过程中,并不总是能遵守生态安全的要求,从而产生对自然环境和人类健康的负面后果。本文论述作者的研究小组就研发包覆有涂层的粉末的研究工作结果。这种包覆粉末是用化学气相沉积方法将镍的四羰基化物涂覆到氧化铝的颗粒表面上,并用它来获得耐磨的涂层。使粉末材料的金属化是采用一种封闭的循环来实现的,从而避免了工作人员与有毒物质的接触,以及避免了将污染物质排放到大气中去,保证了生产过程的安全性,同时获得了具有必要的物理-机械性能的等离子涂层,显示出了该涂层的有效性,以及有助于延长承受磨料磨损的机器工作部件的使用寿命。     

微动磨损诱发车轴热喷涂层表层显微硬化行为特征研究

研究了微动磨损诱发层状铁素体与奥氏体复相组织热喷涂层表层显微硬化行为及磨损表面形貌特征。带状挤出物的出现是涂层在微动磨损条件下塑性变形的表面特征形貌，多系滑多的滑移带交叉重迭诱发涂层内部产生微裂纹。微动磨损的车轴涂层表层及无涂层车轴表层的显微硬度分布测量结果对比分析表明，微动磨损塑性变形导致涂层表层显著加工硬化，对涂层抗微动磨损损伤产生重要作用。     

组合活塞钢顶镀铬工装设计

为改善组合活塞钢顶与活塞裙的微动磨损,需要对钢顶支承面镀铬处理。文章通过设计半圆形仿形镀铬工装,解决了钢顶形状复杂及待镀面积相对较小导致工装制作难度大、软性绝缘材料保护导致镀层粗糙易脱落问题,保证了镀层外观合格、厚度均匀,获得了良好的经济效益。     

提高摩擦部件寿命和修复摩擦面用有机材料和金属陶瓷材料

长期以来,人们一直致力于改善机械零部件的摩擦条件,以达到减少其磨损并提高使用寿命的目的。本文介绍了采用有机材料和金属陶瓷材料涂层,以延长摩擦副的使用寿命,提高摩擦面的粗糙度等级以及降低摩擦因数,同时还列举了金属表面处理后的实际效果。     

MAHLE公司的Ferrocomp活塞的现场试验

自2 0 0 0年4月以来,MAHLE公司的Ferrocomp活塞(即钢/钢组合活塞)通过了定型试验后,目前正在现场成功地运行。该活塞的主要特点是锻钢头与锻钢裙组合。活塞头与裙由1、2或4根螺栓连接,活塞直径由2 0 0至4 80mm不等。这种现代设计的活塞的主要优点为:能承受特别高的峰值气缸压力(>2 5 0巴,1巴=10 5Pa) ;由于采用全部机加工冷却通道,因此有极高的冷却效率;头和裙之间的接触面磨损很少;而且最重要的是,在遭受意外的恶劣运行条件(诸如,滑动面卡死、冷却故障或发生喷油故障)时,能提供非常高的安全裕度。文中将提供在遭受恶劣运行条件后的活塞实例,对这些活塞进行了详细检查,没发现裂纹和其它形式的缺陷。尽管现场反映相当好,MAHLE公司并没固步自封,开发工作仍在向前推进。通过进行发动机之外的试验,进一步寻求磨损率的降低,对活塞定期进行现场铁检,为进一步以三维有限元计算指导设计打下知识基础,包括对活塞和活塞销(由MAULESueko活塞销制造厂提供)的磨损和变形进行详细的测量和分析以及文件资料积累等。对经历了10 0 0 0多工作小时的现场各种活塞的考查显示出这种新型活塞设计的优势。     

铁谱监测技术在柴油机故障判断中的应用

1概述 铁谱分析技术是一种通过对润滑油中磨损颗粒进行分析进而判断机械磨损状态的一种有效的无损检测手段。其优点是无须将机器的零部件拆卸开来，基至在机器运转中，就可以确定零部件的磨损状况。铁谱技术是借助铁谱仪把磨损颗粒从润滑油中分离出来，并使磨损颗粒按照尺寸大小沉积到玻璃基片上，制成谱片，然后置于铁谱显微镜下或扫描电子微镜下进行观察。通过对磨损颗粒的尺寸、数量、形状及成分的分析，获得机器磨损程度、磨损类型以及磨损部件等方面的信息，从而据此研究磨损现象，监测和诊断机器的磨损状态和早期故障诊断。     

保护气缸套工作表面的SUMEBore（R）涂层解决方案

燃油价格不断上升和日趋严格的车辆排放要求迫使发动机制造商采用各种技术来减少发动机的燃油耗和排放。因此，近年来，人们对气缸套涂层的关注度明显增加，SulzerMetco公司提出了SUMEBore@涂层解决方案。sUMEBore@涂层是采用空气等离子喷涂工艺将粉末状材料涂覆在气缸表面。这种空气等离子喷涂工艺非常灵活，能对各种不同的涂层材料进行处理，尤其是复合材料和纯陶瓷，而这在采用线状材料时是无法做到的。利用不同的涂层材料成分可以应对发动机的特定挑战，例如，由含杂质燃油或高废气再循环率引起的严重磨料磨损、咬缸和腐蚀。近年来，卡车、铁路机车和船用发动机，以及气体燃料发动机、电站发动机、气体压缩机的气缸套工作表面已开始采用这种空气等离子喷涂涂层材料，并在某些发动机上获得了成功的经验。试验发动机大多机油耗明显降低（部分机油耗的降幅甚至超过70％），燃油耗减少，并且磨损量非常小，缸套工作表面的耐腐蚀性也极好。给出了美国西南研究院1台EMD16—710G3A机车发动机的实机试验结果。这种空气等离子喷涂涂层解决方案已在不同的发动机市场实现商业化应用，被证明既适用于新型发动机机体和气缸套的批量生产，也适用于磨损气缸套的修复。这种涂层将会在减少发动机排放方面发挥重要作用。     

激光熔覆铁基TiC/NbC复合涂层耐磨性研究

通过使用激光熔覆技术,在12Cr1MoV合金钢表面制备了耐磨涂层,该涂层具有原位生成TiC/NbC颗粒作为复合增强相。文章对不同钛铌比的涂层进行了组织、硬度和环块磨损试验。结果显示,钛铌比为1∶1时的涂层具有较好的耐磨性。     

物理气相沉积

溅射是一个物理气相沉积(PVD)的过程。在这一过程中,被高压电加速的气体离子轰击目标靶,将目标靶的物质转移到工件上。入射离子轰击到目标靶上,目标靶上的原子吸收入射离子的能量被激发。这些被激发的粒子穿过真空室沉淀在工件上,见图1。图1物理气相沉积工作原理示意在最简单的     

列车车轴抗微动损伤热喷涂层组织结构研究

采用金相显微镜和SEM对热喷涂Ni－Cr涂层微观组织结构进行了观察，对涂层相结构进行X－射线衍射谱分析，并就列车车轴涂层抗微动操作性能对涂层组织结构依赖关系进行探讨。分析结果表明，热涂层工作层为多孔、疏松并有不同形貌氧化物的铁素体（a-Fe）与奥氏[γ-（Fe，Ni）]复相层状结构组织。涂层与基体结合牢固，涂层层状结构阻碍微动疲劳裂纹扩展。微协磨损前后合金元素分布状态的对比分析表明，微动磨损导致涂层工作层中Ni元素的再分布。溶入奥氏体Ni量的增加有利于奥氏体稳定化和提高奥氏体断裂韧性，从而进一步增加了裂纹在涂层中扩展的阻力并对防止涂层碎裂层与剥离起到一定作用。合金涂层对提高车轴抗微动操作性能起到重要作用。     

活塞的表面处理工艺

对车用发动机来说,降低二氧化碳排放和改善燃油经济性是重要的课题。鉴于发动机活塞要求减轻质量和降低摩擦,介绍了用于活塞第1道环环槽和活塞裙部的表面处理工艺,这些技术有利于活塞的轻量化和降低摩擦。     

热喷涂基础

<正>用涂层增强或提高耐恶劣热工况、严重磨损或腐蚀性能是热喷涂行业的重要手段。涂层厚度一般在0.125~1.0 mm,某些热喷涂材料可生成超过25mm厚的涂层,有时用热喷涂来制作单独的形状。例如,用喷涂方式在活动的模型上可制作金属模。在通常的热喷涂工艺中,用电能或化学能将粉     

内燃机车柴油机动力系统关键零部件

1柴油机活塞柴油机活塞、活塞环和气缸套是柴油机的心脏。活塞从制造方法而青，有锻造与铸造之分；从材料与种类而言，主要有铝活塞、钢活塞、整体球铁活塞和钢顶铁裙、钢顶铝裙组合式活塞等。衡量活塞的制造水平，一般有几个方面：