交通运输机械的应用和发展

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：汽车、船舶、动力机车等交通运输机械的发动机关键零部件经受高温磨损、高温腐蚀等工况条件。涂层结合强度可提高到30MPa，孔隙率≤8%，经实际运行证明，一个大修周期涂层完好。目前，PT- WA涂层发动机测试已经运行超过300万km。

汽车、船舶、动力机车等交通运输机械的发动机关键零部件经受高温磨损、高温腐蚀等工况条件。如图6-8所示，汽车发动机部件采用热喷涂技术的零部件有：曲轴、发动机缸体、气门密封面、同步环、活塞、活塞环、喷油嘴、传感器、同步发电机盖等。

图6-8 热喷涂在汽车制造业中的应用

1.曲轴

电弧喷涂（高速电弧喷涂）Cr13或碳素钢系列涂层材料。涂层厚度可根据曲轴的磨损量确定，涂层结合强度≥30MPa，孔隙率可达10%，由于孔隙的存在，有储油效果，增加润滑，可显著提高涂层使用寿命。

2.大功率高速机车曲轴

基体材料为38CrMoAl，曲拐直径为185mm，转速为1500r/min，表面渗氮处理。喷涂修复之前除去表面渗氮层。采用活性电弧喷涂，TAFA9000电弧喷涂设备，喷涂75Ni-Al复合丝结合底层，60Cr钢丝表面工作层。涂层结合强度可提高到30MPa，孔隙率≤8%，经实际运行证明，一个大修周期涂层完好。

图6-9 机车缸套高速火焰喷涂实例

3.机车缸套

图6-9所示为机车缸套高速火焰喷涂实例，其内表面采用高速火焰喷涂技术喷涂NiCr-Cr₃C₂涂层，涂层具有优良的耐高温磨损性能，不仅可用于废旧缸套的修复，也用于新品缸套制造的预保护强化涂层。

4.同步环、活塞环

线材火焰喷涂金属Mo涂层，国内已建立多条喷涂生产线。

5.气门密封面、阀座

采用等离子喷焊或激光熔覆Co-Cr-W高温耐磨耐蚀涂层，涂层与基体材料完全冶金结合，具有良好的耐高温燃气磨蚀性能。船舶、机车、汽车发动机进排气门密封面采用等离子喷焊工艺技术是产品制造预强化必不可少的工艺技术，国内各专业生产企业均已普遍采用。

6.汽车铝合金缸体PTWA（等离子转移弧线材喷涂）涂层

由于环境危机的加大，汽车工业向着轻型化、节能减排的方向发展。为减小发动机质量、降低能源消耗和提高发动机寿命，采用PTWA技术在Al合金发动机体缸孔的内表面制备耐磨涂层，从而取代铸铁缸套，使发动机减重约20%。采用PTWA技术降低了发动机铸铝件的废品率，减少了发动机制造成本。PTWA涂层发动机缸体具有优良的耐磨性和良好的气动传热性，提高了发动机效率，为发动机的新品制造与废旧发动机的再生利用提供了十分有效和实用的方法。目前，PT_- WA涂层发动机测试已经运行超过300万km。已建成生产线有：日本日产GTR、美国福特野马GT500谢比尔、卡特彼勒和德国宝马等。

发动机缸体PTWA喷涂典型的工艺过程：机械加工→表面活化→PTWA→珩磨加工。

图6-10 Al合金发动机缸体PTWA涂层制备实例

图6-10所示为Al合金发动机缸体PTWA制备涂层实例。

涂层材料：结合底层为普莱克斯75BNiAl丝材，涂层厚度为50～100μm；面层为普莱克斯60T钢丝，涂层厚度为300～750μm。沉积速率为3～4kg/h。制备成本为1～1.5美元/单缸。

交通运输机械的应用和发展

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