表面工程發(fā)動(dòng)機(jī)修復(fù)

　　前言

　　發(fā)動(dòng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要?jiǎng)恿?a target="_blank" class="mmstipa1" >機(jī)械之一，在船舶浑厚、汽車蔓罚、飛機(jī)、工程建筑機(jī)械等各方面獲得了廣泛的應(yīng)用瞻颂。隨著工業(yè)的發(fā)展豺谈，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也越來(lái)越高。由于高負(fù)荷贡这、高參數(shù)茬末，發(fā)動(dòng)機(jī)的工況條件更加苛刻，引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件的損傷和失效盖矫，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行丽惭。發(fā)動(dòng)機(jī)損傷和故障的表現(xiàn)形式是多種多樣的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)磨損辈双。磨損是限制發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件使用壽命的一個(gè)主要因素责掏，它取決于缸套、活塞湃望、曲軸换衬、軸承等機(jī)件的磨損程度。

　　(2)摩擦副的擦傷笼万、拉缸等會(huì)釀成重大事故歪眨，從而產(chǎn)生惡劣后果。

　　(3)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面引起的損壞也是影響發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和耐久性的重要因素简些。例如曲軸折斷蛉增、連桿折斷、活塞斷裂篱撩、缸套斷裂践寄、活塞燒裂、缸蓋裂紋缓鞠、機(jī)架斷裂檩渐、軸瓦燒壞秆牍、軸頸拉毛、傳動(dòng)齒輪損壞等凌红。這些結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上的損壞是一種以疲勞破壞為特征的損壞混砸。

　　(4)發(fā)動(dòng)機(jī)的個(gè)別零部件還會(huì)出現(xiàn)穴蝕、燒蝕等損傷硬纤。

　　綜上所述解滓，發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的損傷大致可歸納為兩種情況：一是由于體積負(fù)荷引起的機(jī)械應(yīng)力而造成零件的裂紋、斷裂和不允許的變形等損傷筝家；另一是表面受到機(jī)械或化學(xué)的作用洼裤、引起磨損、腐蝕溪王、燒蝕等損傷腮鞍。

　　1發(fā)動(dòng)機(jī)零部件損壞的形式和特點(diǎn)

　　發(fā)動(dòng)機(jī)中由于磨損產(chǎn)生的故障在各種故障中占有很大比重。由于潤(rùn)滑不良莹菱，配對(duì)材料欠佳移国，制造和裝配質(zhì)量差，使用條件的惡化道伟，灰塵和溫度的影響迹缀，以及交變負(fù)荷的作用，都會(huì)促使磨損的四種主要形式：磨粒磨損蜜徽、粘著磨損祝懂、腐蝕磨損和表面疲勞磨損在發(fā)動(dòng)機(jī)一些主要零件工作過(guò)程中有不同程度的出現(xiàn)。

　　1.1氣缸套拘鞋、活塞窜旺、活塞環(huán)組的損傷

　　氣缸套、活塞驶闰、活塞環(huán)組是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟部分杏紫，也是工作條件極為惡劣的部位。歸納起來(lái)容书，氣缸套恃藐、活塞、活塞環(huán)組的損傷形式有磨損藤棕、腐蝕、穴蝕雹了、裂紋朴树、燒蝕等。

　　(1)氣缸套的損傷

　　缸套的磨損率決定發(fā)動(dòng)機(jī)的大修間隔期限索驰，通常缸套最大允許磨損量為內(nèi)徑的0.4%~0.8%榨惭。缸套的表面質(zhì)量骡拐、燃油的質(zhì)量、潤(rùn)滑油的質(zhì)量忿项、冷卻水溫度和工作條件等因素都會(huì)對(duì)缸套的磨損產(chǎn)生很大的影響蓉冈，導(dǎo)致缸套出現(xiàn)磨損、拉缸和穴蝕等損傷轩触，從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)寞酿、振動(dòng)加劇、出現(xiàn)噪音脱柱、冒白煙或冒黑煙等狀況的發(fā)生[4,5]伐弹。

　　(2)活塞的損傷

　　活塞工作條件惡劣，尤其頂部是受機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷最嚴(yán)重的部位榨为。其主要損傷形式有裂紋惨好、斷裂、燒蝕和腐蝕等随闺。

　　(3)活塞環(huán)的損傷

　　活塞環(huán)的磨損率決定了發(fā)動(dòng)機(jī)檢修周期的長(zhǎng)短日川，它在高溫高壓燃?xì)猸h(huán)境里承受彎曲、沖擊及磨損矩乐，易發(fā)生折斷和過(guò)度磨損龄句，從而使密封性能下降，進(jìn)一步惡化了發(fā)動(dòng)機(jī)性能僵卿。

　　1.2氣缸蓋的損傷

　　氣缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜特与，其上有進(jìn)、排氣閥孔正庙、示功器孔注括、安全閥孔、啟動(dòng)閥孔蓄扳、噴油器孔等蝴车，內(nèi)部有一系列不規(guī)則形狀的冷卻水腔和進(jìn)、排氣道拢给，橫向和垂向分別與進(jìn)蛹协、排氣管和機(jī)身相連接。工作條件比較惡劣褥疆，它的底(熱)面受著燃?xì)獾母邷卣捉埂⒏邏汉透g作用，水夾層也受著冷卻水的腐蝕永铛，且冷生碗、熱不均，受力復(fù)雜驾窟，缸蓋的其它部分也因固緊螺栓而產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力庆猫。其主要損傷形式有：缸蓋裂紋认轨、閥座損傷(閥座扭曲、磨損月培、裂紋等)嘁字。

　　1.3凸輪挺桿的損傷

　　凸輪挺桿是發(fā)動(dòng)機(jī)中一對(duì)常出現(xiàn)磨損失效的摩擦副之一。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)不斷向高速杉畜、大功率發(fā)展纪蜒、配氣機(jī)構(gòu)的彈簧力、摩擦面間的相對(duì)滑動(dòng)速度不斷增加寻行，凸輪挺桿間的潤(rùn)滑條件更加苛刻霍掺。其主要損傷形式是由于粘著磨損和疲勞磨損而引起的擦傷和點(diǎn)蝕。

　　1.4曲軸的損傷

　　曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)上最重要的部件之一拌蜘，工作中承受彎曲杆烁、扭轉(zhuǎn)負(fù)荷和一定的沖擊負(fù)荷。曲軸的工作可靠性和壽命在很大程度上決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性與壽命简卧。曲軸損傷的主要形式有：(1)軸頸的磨損兔魂；(2)曲柄銷或主軸頸與曲柄臂相連接的圓角部位裂紋、斷裂迈叫；(3)曲柄銷或主軸頸油孔部位裂紋锌拱、斷裂；(4)腐蝕所造成的斷裂暂韭；(5)組合式曲軸缸套部位滑移姿抒；(6)由于燒瓦而造成的曲軸表面裂紋及拉傷；(7)曲軸的彎曲與扭曲盒伸。

　　分析發(fā)動(dòng)機(jī)零部件損壞的形式和特點(diǎn)可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)零部件失效的主要形式為：磨損茂蓬、腐蝕與疲勞等，它們多發(fā)生于表面橘沾，或者是先從表面開始吴钧，所以提高材料表面性能對(duì)延長(zhǎng)零部件使用壽命和發(fā)揮潛力有著重要的作用。

　　提高材料表面耐磨性的強(qiáng)化方法往往是從提高表面硬度和減少摩擦系數(shù)兩方面著手仲它。迄今為止宙娃，傳統(tǒng)的表面淬火和滲碳淬火還是提高零部件耐磨性的主要手段，曲軸兜飒、活塞銷幻林、凸輪與凸輪軸等大量零部件都是采用這種工藝方法。氣體滲氮音念、碳氮共滲滋将、離子氮化等主要是利用彌散分布的氮化物來(lái)提高材料的表面硬度；滲硼症昏、滲釩随闽、滲鉻和沉積碳化物、氮化物處理所得到的高硬度和超高硬度的化合物層肝谭，具有更優(yōu)異的抗磨料磨損能力和高的抗粘著磨損能力掘宪；表面鍍層，如鍍鉻層等也是一種廣泛應(yīng)用的耐磨性鍍層攘烛。

　　改善摩擦條件魏滚，降低摩擦系數(shù)的表面處理可從另一方面提高材料的耐磨性。滲硫坟漱、硫氮共滲鼠次、硫氮碳共滲、磷化芋齿、石墨化滲層都是在金屬表面生成減摩的化合物層和非金屬層齿矗，以降低摩擦系數(shù)，避免摩擦副之間直接接觸秤瞒，因而能防止粘著爷凫、避免擦傷。

　　提高材料表面抗疲勞性能的主要方法有：高頻表面淬火侵透、滲碳淬火的淬硬層罪团，其馬氏體硬度高，并存在有殘余壓應(yīng)力逞脚，從而使疲勞強(qiáng)度有一定提高嗤渔。噴丸、表面滾壓等表面形變強(qiáng)化處理在提高表面硬度霸篡，造成表面壓應(yīng)力的同時(shí)薯湾，還能消除表面缺陷，因而能提高材料的疲勞強(qiáng)度和降低材料對(duì)缺口的敏感度咒饼。在表面淬火炕烈、滲碳淬火和滲氮后再進(jìn)行噴丸和表面滾壓處理的效果更好，特別是軸的軸徑渔硫，齒輪的齒根等應(yīng)力集中處皱坛，用表面滾壓加工效果更好。

　　2豆巨、材料表面抗腐蝕性能的主要方法

　　提高材料表面抗腐蝕性能的主要方法有：(1)鍍鉻剩辟，因?yàn)樗趬A、硝酸往扔、硫化物贩猎、碳酸鹽及有機(jī)酸中非常穩(wěn)定；(2)氮化，因?yàn)樗诹悴考韺有纬煞€(wěn)定性高的相層吭服，對(duì)水嚷堡、潮濕空氣、燃燒產(chǎn)物艇棕，特別是對(duì)硝酸的抗蝕性很高蝌戒；(3)滲鋁、滲硅對(duì)酸有良好的抗蝕性沼琉；(4)含鉻的鎳基北苟、鈷基自熔性合金噴涂層具有良好的熱腐蝕、燃?xì)飧g的能力琉枚，因?yàn)樾纬闪酥旅艿腃r2O3氧化膜酌涮；(5)對(duì)鋼鐵零件，如活塞環(huán)進(jìn)行磷化和發(fā)藍(lán)處理更鼻，它們可以防止腐蝕和減輕機(jī)械磨損丑炒。下面重點(diǎn)介紹幾種常用的表面工程技術(shù)。

　　2.1熱噴涂

　　熱噴涂法不僅能使零件具有耐磨孝炫、耐蝕凌秩、耐氧化、耐高溫抽茸、隔熱等不同功能段许，而且能使它具有復(fù)合性能，即能保護(hù)零件碍讼，又能修復(fù)零件驹毁。目前，在發(fā)動(dòng)機(jī)中练代，主要用于曲軸廊席、活塞頂部、活塞環(huán)菠发、氣缸套王滤、排氣門、閥座滓鸠、凸輪雁乡、齒輪等零件的表面處理和修復(fù)，給出了采用熱噴涂修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體及更換新件的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比糜俗，由表可見(jiàn)踱稍，熱噴涂3Cr13材料修復(fù)僅需花費(fèi)新件成本的4.2%。

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