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汽車發(fā)動機無缸套技術(shù)源于歐洲,是利用熱噴涂技術(shù)在鋁制發(fā)動機氣缸內(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)動機的重量和油耗,同時還能顯著降低發(fā)動機摩擦,提升發(fā)動機性能。
在缸體噴涂后,涂層的機加工是非常重要的,必須對涂層進行珩磨,氣缸達到規(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)動機試驗實測獲得的機油消耗和燃油消耗降低結(jié)果,對珩磨后涂層表面的推薦技術(shù)規(guī)格作出了精細的調(diào)整,如下表所示。為孔隙不會殘留可能混入的磨屑,在珩磨后對涂層的表面進行適當清理非常重要,孔邊緣需清理毛刺,珩磨過的表面應(yīng)無積垢。
在經(jīng)過粗珩和精珩后,缸孔的內(nèi)表面能達到鏡面光潔程度,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)動機機油大量節(jié)約的原因之一。平緩圓整的小孔也使機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)更快地進入流體動力學狀態(tài),顯著的降低摩擦力,工作示意圖如圖4所示。更小的發(fā)動機摩擦意味著更低的摩擦生熱能耗,降低發(fā)動機竄氣和油耗。(竄氣是指氣缸和活塞磨損或發(fā)生變形后發(fā)動機內(nèi)部燃氣從活塞環(huán)間隙中“竄”到曲軸箱,影響發(fā)動機功率和油耗。)由于涂層固有的多孔性,儲油結(jié)構(gòu)不會像網(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,其壽命期效率會顯著改進。
缸孔噴涂的好處不僅減小摩擦力和機油消耗,同時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滑材料,能夠進一步提高耐磨性。
利用熱噴涂技術(shù)不僅可以在新缸體上進行噴涂,而且還可以噴涂到磨損的氣缸上,以使其恢復到原有的尺寸,從而避免了必須使用大活塞和活塞環(huán)的問題。此外,同樣適用于缸套、摩托車缸體的噴涂。
在缸體噴涂后,涂層的機加工是非常重要的,必須對涂層進行珩磨,氣缸達到規(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)動機試驗實測獲得的機油消耗和燃油消耗降低結(jié)果,對珩磨后涂層表面的推薦技術(shù)規(guī)格作出了精細的調(diào)整,如下表所示。為孔隙不會殘留可能混入的磨屑,在珩磨后對涂層的表面進行適當清理非常重要,孔邊緣需清理毛刺,珩磨過的表面應(yīng)無積垢。
在經(jīng)過粗珩和精珩后,缸孔的內(nèi)表面能達到鏡面光潔程度,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)動機機油大量節(jié)約的原因之一。平緩圓整的小孔也使機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)更快地進入流體動力學狀態(tài),顯著的降低摩擦力,工作示意圖如圖4所示。更小的發(fā)動機摩擦意味著更低的摩擦生熱能耗,降低發(fā)動機竄氣和油耗。(竄氣是指氣缸和活塞磨損或發(fā)生變形后發(fā)動機內(nèi)部燃氣從活塞環(huán)間隙中“竄”到曲軸箱,影響發(fā)動機功率和油耗。)由于涂層固有的多孔性,儲油結(jié)構(gòu)不會像網(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,其壽命期效率會顯著改進。
缸孔噴涂的好處不僅減小摩擦力和機油消耗,同時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滑材料,能夠進一步提高耐磨性。
利用熱噴涂技術(shù)不僅可以在新缸體上進行噴涂,而且還可以噴涂到磨損的氣缸上,以使其恢復到原有的尺寸,從而避免了必須使用大活塞和活塞環(huán)的問題。此外,同樣適用于缸套、摩托車缸體的噴涂。
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