汽缸套内壁的松孔镀铬技术表面工程课程设计.docVIP

表面技术课程设计 PAGE 2/ NUMPAGES 11 1零件图 本次设计的气缸套材质为普通灰铸铁,采用砂型铸造,材料基体组织为珠光体。见图1，图2，图3。 图1 气缸套实物图 图2 汽缸套剖面图 图3 汽缸套尺寸图 2服役条件分析 在内燃机中, 气缸套是内燃机中的关键零件之一, 其对发动机动力性、经济性和排放性能有重大的影响; 同时气缸套是内燃机中工作环境最为恶劣的零件之一, 它承受高温、高压的冲击和汽缸套的往复摩擦从而极大地影响着内燃机的可靠性。 气缸套的磨损可以分为下列3 种情况: (1) 磨料磨损。由干吸入的空气中混有尘埃, 机油中有积炭、金属磨屑等外来坚硬杂质, 形成磨料,磨料粒子在气缸镜面造成了平行于气缸轴线的拉痕, 个别粗大的磨料也会留下粗大拉伤。 (2) 腐蚀磨损。燃烧过程中产生许多酸性物质,如果气缸上的润滑膜不足, 就会对缸体腐蚀, 形成腐蚀磨损。 (3) 熔着磨损。当气缸与活塞在润滑不良情况下滑动时, 两者有极微小部分金属面直接接触, 摩擦形成局部高热, 使之熔融劲着、脱落, 逐步扩大即产生熔着磨损。如果油膜得以及时恢复起到清洗和冷却作用, 则微小熔着部分脱落不会扩展, 如果油膜恢复迟缓熔着扩展导致很大范围内发生异常造成熔着磨损, 这是一种破坏性更大的磨损。 3 性能要求 无论何种内燃机, 对气缸套的基本要求都是相同的。即: 抗磨损性、保油性、低摩擦因数、抗燃气腐蚀以及足够的机械强度。 缸套按材质可分为铸铁质和钢质2 种。前者通常是由含磷和含硼铸铁制造,其加工精度和成本较高, 后者通常由无缝钢管或低碳钢板制造, 其毛坯成型、机械加工、镀铬等工艺技术的难度较大，本次课程设计选用铸铁。 气缸套作为发动机的心脏部件,其性能的优劣对整台机车的大修周期起着举足轻重的作用。目前提高气缸套使用寿命的途径大致有两种:一是研究开发不同的耐磨材质;二是在原有的材质基础上进行不同的表面处理,提高材质的减磨性、耐磨性。开发新材质是一个长期的过程,而采用表面处理工艺,提高气缸套的耐磨性是一种成本低、见效快的好方法。 4 工艺选择 满足汽缸套的性能要求的表面加工技术有： = 1 \* GB3 ①氮化处理 = 2 \* GB3 ②激光表面淬火技术 = 3 \* GB3 ③等离子处理技术 = 4 \* GB3 ④电镀铬技术 （1）氮化处理 在汽缸套的内壁上进行金属化学热处理，渗入氮元素，可以显著提高汽缸套的内表面硬度，使其耐磨性能显著提高，延长使用寿命。 （2）激光表面淬火技术 气缸套内表面经过激光硬化处理后, 可显著提高硬度和耐磨性能, 延长疲劳寿命, 从而大大提高产品质量和经济效益。我国在汽车缸套激光热处理方面已有较好的发展。基体硬度在HV400 左右的缸套, 激光处理后显微硬度一般在HV600~ 700 左右,耐磨性能大大增加, 如石家庄机务段0204 机车的0248 号柴油机上激光淬火气缸套比非激光淬火气缸套的磨损量降低在30% ~ 100% 之间, 可见效果显著。利用激光设备的气缸套内壁硬化处理在国内应用较为广泛, 但激光淬火存在投资回收期过长, 维修费用和气缸套成本高等缺点。 （3）等离子处理技术 等离子技术主要分为三类：等离子淬火，等离子多元共渗，等离子喷涂 = 1 \* GB3 ①等离子淬火 等离子淬火不是淬硬整个内孔表面、而是通过程序控制, 在气缸套表面形成连续的、不等间距螺旋线形的淬火轨迹硬化。这样不仅能够提高气缸套的耐磨性, 而且还能够克服正常的润滑油膜不能起保护作用。由于采用了不等间距淬火, 在上止点磨损最严重的部位采用较小的螺距, 有利于提高整个缸套的寿命。 其缺点为: 经等离子表面硬化处理后的气缸套寿命提高幅度较小一般在60% ~ 70% 左右, 这样就使它满足不了一些高度耐磨缸套的要求。 = 2 \* GB3 ②等离子多元共渗 气缸套用高能等离子束在常压下快速扫描涂敷合金渗剂的气缸套内表面, 可实现多元共渗+ 自激冷淬火复合硬化, 根据文献记载, 获得的总硬化层深度大于150 μm, 硬化层显微硬度可达HV 927。 优点: 生产过程稳定, 成本低, 效率高。缺点: 耐磨性提高幅度大约只有26%。 = 3 \* GB3 ③等离子喷涂 气缸套喷涂钼合金可能是等离子喷涂在汽车工业的最大应用。目前SULZER METCO 公司已研制了用于发动机气缸从清理、吹砂直至喷涂的一整套系统, 涂层质量优良。这一系统每天可喷涂十缸发动机缸套200 件。但由于喷钼后HV800~ 900 左右, 耐磨程度提高