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《活塞環(huán)等離子噴涂覆層》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、等離子噴涂涂層等離子噴涂的特點??等離子噴涂是將金屬粉未通過等離子弧焰流中心加熱到熔化或半熔化狀態(tài),隨著焰流以高速噴射并沉積到經(jīng)預處理的工件表面上,從而形成一種具有特殊性能的涂層。等離子弧具有高溫(弧中心溫度高達32000K)和高速(焰流速度最高達3050m/s,粉末離子噴射時最高達610m/s)特點,且等離子弧穩(wěn)定,可控制。等離子涂層致密度高(達88%-99%),粘著強度高(63-70MPa),涂層平整光滑,且厚度可控制。噴涂時使用了還原氣體(如N2)和惰性氣體(如Ar)作為工作氣體,使涂層雜質(zhì)少;噴涂時工作熱變形小,無組織變化;涂層效率高(粉末的沉積速率達8kg/h).
2、既不需考慮平衡條件,也不需考慮各組分相互溶解的親和力。涂層的設計???活塞環(huán)的各種涂層及其成功期望率????圖2表示可采用的活塞環(huán)鍍層種類和成功地應用于發(fā)動機的涂層選配圖。各種材料的配伍,可由圖的橫向和縱向列出的材料組合而成.可以用一種組分或幾種組分的粉沫混合來制造涂層。元素、合金、化合物的粉未和合成粉沫都能做為組分。????德國GOETZE公司對如硅化物。碳化物和氧化物與合適的金屬合金組成的金屬-陶瓷涂層給予最優(yōu)先考慮。這些材料的配合,在圖2中以填入的圓圈表示。????氧化物和部分硼化物的成功期望率之所以低,是由于這些材料在高溫下易碎裂的緣故。對各種材料配合進行評定的方法
3、只能得出大概的結(jié)果,所以,某些在評定中中等成功期望的涂層,而在實際工作中,有可能具有高的成功期望。????活塞環(huán)涂層要有很長的工作壽命,必須滿足以下要求:??????l.涂層磨損量=M0;??????4.抗破裂性>=Cr.????在研制過程中,人們一開始不可能弄清楚出現(xiàn)的問題是工藝方法問題還是材料問題,所以,涂層的研究與粉未材料的研制平行進行是非常必要的。????涂層的預選????圖2已經(jīng)列出了大量可供采用的涂層。影響涂層性能的多種噴鍍工藝參數(shù),使涂層數(shù)量進一步增加.由于成本和時間的原因,不可能在發(fā)動機
4、上對所有的涂層都進行實機試驗,所以,在金相檢驗和工藝試驗的基礎上需要進行預選工作,預選時考慮的涂層下列性質(zhì):????1.對基體材料的附著力;????2.涂層的強度;????3.涂層的孔隙率;????4.空隙的最大尺寸;????5.各種相的顯微硬度;????6.涂層的宏觀硬度????7.各相組成的分布;????8.涂層的組織;????9.抗熱裂性.???由于上述參數(shù)中,沒有一個與發(fā)動機的磨損直接有關,因而,預選結(jié)果可能是錯誤的。在圖3中用MP43和KP19的比較就說明了這一點。金相檢查表明,在右面的MP43涂層具有很細的組織,很小的孔隙和均勻分布的相組織。???MP43涂層較
5、之KPl9具有更高的硬度,更高的抗張附著強度和更高的張開值(張開值是指活塞環(huán)的兩端受切向力張開至涂層損壞時的切口大小)預期這種涂層有高的抗破裂性,但下面將會看到,工作試驗與金相試驗所得結(jié)果相反,發(fā)動機試驗結(jié)果表明,MP43是KP19涂層磨損率的兩倍。???因此,用工藝、金相試驗來剔除所有不適用的涂層是不可能的,同時,有希望成功的涂層也可能在預選過程中被否定。???研制中,當把涂層相似的活塞裝入不同的發(fā)動機時,結(jié)果是有差異的。圖4是噴涂MKPl0的活塞環(huán),在不同的發(fā)動機上進行試驗的結(jié)果。MKPl0涂層是一種以鉬、鉻和碳為基礎的金屬-陶瓷涂層,這種鍍層已用于各種中速柴油機活塞環(huán)
6、上。???在C和D發(fā)動機中,活塞環(huán)涂層只顯示很輕微的磨損,與之相對應的氣缸套磨損也是相當輕微的。在其他發(fā)動機中,特別是高速柴油機(A、G、H),與之對應的氣缸套的磨損較大。盡管MKP10涂層的磨損率低,比較令人滿意,但還必須考慮到各種使用情況下氣缸套可能產(chǎn)生的高磨損率。???這個例子說明,一個滑動的活寒環(huán)同氣缸套系所具有的良好功能,不僅取決于活塞環(huán)的表面涂層,而且,還取決于氣缸套的材料、發(fā)動機的設計和在發(fā)動機內(nèi)各部件摩擦關系。???發(fā)動機試驗結(jié)果????預選等離子涂層試驗,均在一臺4缸、排量2.2L的柴油機上進行。用于試驗的氣缸套材料是標準鑄鐵或含碳量高的鑄鐵,要進行l(wèi)00
7、小時熱冷交變耐久試驗。按照這種試驗要求,在較短的時間內(nèi)各種涂層同氣缸套孔系產(chǎn)生不同的磨損量。???圖5用直方圖說明鍍層和氣缸套的磨損量,硬鉻涂層和火焰噴鉬層結(jié)果作為參考值。顯然,對于這兩種鍍層,盡管沒有測量出氣缸套的磨損量,但鍍層的磨損量卻是相當高的。MKP10涂層的磨損量盡管很低,但氣缸套的磨損卻相當高,替代涂層MP22和KP19這兩種涂層雖然氣缸套的磨損大大減小,但不可能達到象火焰噴鉬和硬鉻鍍層那么低的值。因而,減少氣缸套的磨損是以后研制工作的主要任務。???研制工作表明,要減少氣缸套的磨損量就得增加涂層的磨損