發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁及內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法

發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁及內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁及內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法。該方法是采用內(nèi)孔等離子噴涂技術(shù)在氣缸套內(nèi)壁制備鎳基減磨、耐磨涂層，采用超音速等離子噴涂技術(shù)在氣缸套外壁制備鎳鋁復(fù)合涂層。本發(fā)明可再制造因氣缸套磨損、腐蝕而報(bào)廢的氣缸套，使氣缸套在按照實(shí)際需要恢復(fù)尺寸的同時(shí)，提高氣缸套內(nèi)壁的耐磨性和外壁的耐腐蝕性，延長(zhǎng)使用壽命，提高再制造性，減少修復(fù)周期，節(jié)約能源、經(jīng)費(fèi)和勞力。
【專利說(shuō)明】發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁及內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及裝備再制造領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁及內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)是車輛的動(dòng)力之源，氣缸套是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，它是形成氣體壓縮、燃燒和膨脹的空間，并對(duì)活塞起導(dǎo)向作用。此外，它將氣缸中的一部分熱量傳遞給冷卻介質(zhì)。 [0003]目前大多數(shù)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是濕式氣缸套，其內(nèi)表面與活塞環(huán)緊密配合，在最高爆發(fā)壓力95巴，燃?xì)庾罡邷囟?000°C左右，進(jìn)氣溫度100°C以下的惡劣燃燒環(huán)境中，活塞環(huán)與氣缸套內(nèi)表面之間以高達(dá)160巴的相對(duì)壓力作高速往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)。因而氣缸套工作將承受強(qiáng)大的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷、熱沖擊和磨粒磨損，造成缸壁劃傷或“拉毛”，嚴(yán)重時(shí)缸套內(nèi)壁的磨損劃傷深度可達(dá)到單邊0.2~0.25_。同時(shí)產(chǎn)生大量摩擦熱，使金屬表面軟化。在潤(rùn)滑油供給不足或斷油的特殊情況下，摩擦副會(huì)發(fā)生大面積粘連，導(dǎo)致成片地撕下缸套內(nèi)壁的金屬，并粘附到活塞環(huán)表面，造成“拉缸”。此時(shí)，造成燃燒室密閉不嚴(yán)，致使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量突增，從而嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和傳遞效率?！袄住笔遣裼蜋C(jī)的主要故障之一，進(jìn)一步發(fā)展會(huì)導(dǎo)致“咬死”。這種事故一旦發(fā)生，氣缸套和活塞環(huán)就要報(bào)廢。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中為提高氣缸套內(nèi)表面的耐磨性，通常在內(nèi)表面采用滲氮、中頻淬火等方法強(qiáng)化，強(qiáng)化層深度0.3~0.6mm,硬度HRA > 76。使用一個(gè)大修期后約有80%的缸套可以再修復(fù)。修復(fù)時(shí)通過(guò)鏜缸工藝去除損傷表面，再選配相應(yīng)尺寸加大的活塞及活塞環(huán)。顯然，這種方法將隨著修復(fù)次數(shù)的增加而使缸壁和滲氮層越來(lái)越薄，一般缸套使用一個(gè)大修期后再經(jīng)過(guò)鏜缸修復(fù)一次就超過(guò)了修復(fù)極限而報(bào)廢。
[0005]另外，氣缸套外壁直接受冷卻水的沖刷，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，活塞撞擊引起的高頻振動(dòng)(這是主要的)及水流方向和速度的急劇改變，使水腔內(nèi)的冷卻水產(chǎn)生局部的高低交變壓力，造成氣泡的生成和消失，氣泡消失時(shí)引起的局部高壓峰，沖擊氣缸壁并造成穴蝕。穴蝕是氣缸套的主要損壞形式之一。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)通常在缸套外表面通常采用鍍鋅或乳白鍍鉻的方法防止穴蝕。鍍鋅厚度為30~50 μ m，可使調(diào)質(zhì)處理后的缸套的抗穴蝕能力提高2倍；乳白鍍鉻厚度在30 μ m以上，有硬度高、內(nèi)應(yīng)力小、無(wú)孔等特點(diǎn)，可使調(diào)質(zhì)處理后的缸套的抗穴蝕能力提高4.5倍。但事實(shí)上鋅層和鉻層是陰極保護(hù)鍍層，并不能完全防止穴蝕，僅能減緩其產(chǎn)生的過(guò)程而已，在小量鋅、鉻層破壞處也會(huì)產(chǎn)生很深的穴蝕。在大修時(shí)對(duì)于氣缸套外壁一般是采用酚醛溶清漆作被覆層，但是效果很差。在報(bào)廢的氣缸套中因外表面腐蝕而報(bào)廢的占50%以上。
[0007]氣缸套是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，用量大且價(jià)值高。新品缸套的材質(zhì)和現(xiàn)有表面處理方法、修復(fù)方法不能很好解決缸套內(nèi)表面的高溫腐蝕磨損和外表面穴蝕的根本問(wèn)題；一般修復(fù)后的缸套使用壽命低于新品缸套的使用壽命。
[0008]因而如何提高缸套的使用性能和壽命已成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。[0009]公開(kāi)于該發(fā)明【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套的再制造方法，具體而言，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套外壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法，以及一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法。
[0011]針對(duì)氣缸套內(nèi)壁高溫腐蝕磨損，外壁穴蝕的失效特點(diǎn)，本發(fā)明采用內(nèi)孔等離子噴涂的方法在缸套內(nèi)壁制備高性能耐磨涂層，在缸套外壁采用超音速等離子噴涂的方法制備優(yōu)良致密的防腐涂層。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵；安裝卡具步驟，安裝卡具只露出待噴的氣缸套外壁；一次或多次噴涂步驟，在氣缸套外壁表面制備涂層；涂層后加工步驟，對(duì)氣缸套外壁的下支撐面磨削加工。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵；安裝卡具步驟，安裝卡具只露出待噴的氣缸套內(nèi)壁；一次或多次噴涂步驟，在氣缸套內(nèi)壁表面制備涂層；涂層后加工步驟，通過(guò)鏜磨加工，使氣缸套內(nèi)壁達(dá)到工藝規(guī)范的要求。
[0014]優(yōu)選地，所述基體預(yù)處理步驟還包括在清除基體表面的油脂和灰塵之前，對(duì)待修復(fù)的氣缸套內(nèi)壁和/或外壁進(jìn)行去除損傷處理。
[0015]優(yōu)選地，在所述基 體預(yù)清理步驟中清除基體表面的油脂和灰塵之后，或者在安裝卡具步驟之后，包括使待噴涂表面粗糙化的粗化處理。
[0016]優(yōu)選地，所述涂層后加工步驟包括在加工之前的封孔處理，在噴涂完畢后立即用樹(shù)脂對(duì)涂層進(jìn)行封孔處理。
[0017]優(yōu)選地，外壁涂層的材料為鎳鋁復(fù)合粉末或鎳鉻鋁復(fù)合粉末，內(nèi)壁涂層的材料為NiCrBSi與Mo的混合粉末。
[0018]優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套由鋼或鑄鐵制成。例如，氣缸套材質(zhì)可以是38CrMoAl 鋼。
[0019]優(yōu)選地，所述樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。
[0020]優(yōu)選地，在所述噴涂步驟之前包括預(yù)熱步驟，對(duì)基體進(jìn)行預(yù)加熱。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套，所述發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁和內(nèi)壁具備涂層。
[0022]這種方法能夠在基體材料表面制備厚涂層，并在內(nèi)表面涂層材料中添加自潤(rùn)滑相以提高涂層的耐磨和減磨性能。采用這一技術(shù)，在對(duì)磨損的缸套在恢復(fù)尺寸的同時(shí)，又可充分發(fā)揮功能涂層的耐磨、減磨、防腐的特點(diǎn)。采用等離子噴涂的方法是應(yīng)用現(xiàn)代表面工程技術(shù)強(qiáng)化、修復(fù)缸套的新思路，提高了缸套的使用性能和壽命，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0023]通過(guò)納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說(shuō)明本發(fā)明的某些原理的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚或更為具體地得以闡明。
[0024]圖1是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁及內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法的流程圖。
[0025]圖2是本發(fā)明內(nèi)孔等離子噴涂的排塵、防塵、冷卻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明內(nèi)孔等離子噴涂的排塵、防塵、冷卻裝置的工作原理圖。
[0027]圖中，1-橫臂，2-渦輪組件，3-升降機(jī)構(gòu)的立柱，4-支架，5-鎖扣，6_接口 I，7_冷卻氣環(huán)I，8-冷卻氣環(huán)II，9-冷卻氣環(huán)III，10-冷卻氣環(huán)IV，11-內(nèi)孔噴槍，12-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，13-卡具，14-圓孔，15-卡盤(pán)爪，16-鎖緊螺釘，17-冷卻氣噴嘴，18-抽風(fēng)機(jī)座，19-抽風(fēng)機(jī)，20-連接套，21-內(nèi)孔工件，22-鋁箔軟管，23-卡箍，24-懸掛組件III，25-冷卻氣噴嘴延長(zhǎng)桿，26-接口 II，27-圓筒，28-抽風(fēng)隔塵筒，29-懸掛組件II，30-懸掛組件I，31-接口 III，32-噴槍延長(zhǎng)桿。
[0028]應(yīng)當(dāng)了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發(fā)明的基本原理的圖示性的各種特征的略微簡(jiǎn)化的畫(huà)法。本文所公開(kāi)的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來(lái)確定。
[0029]在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標(biāo)記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
`[0031]作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，可以采用超音速等離子噴涂技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁表面制備鎳鋁復(fù)合涂層。超音速等離子噴涂技術(shù)是熱噴涂技術(shù)的一種，它具有焰流溫度高，噴涂粒子飛行速度高的特點(diǎn)，可噴涂材料廣泛、涂層致密、與基體的結(jié)合強(qiáng)度高。利用等離子焰(非轉(zhuǎn)移型等離子弧)將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并在等離子焰的作用下，高速度地撞擊到經(jīng)處理過(guò)的基材表面上，然后攤平、鋪展，最終形成具有層片狀結(jié)構(gòu)的涂層。
[0032]鎳鋁復(fù)合粉末或者鎳鉻鋁復(fù)合粉末是一種常用的耐磨、耐蝕、高粘結(jié)性，且有較好韌性的噴涂材料。涂層厚度可以在0.1~0.4mm的范圍內(nèi)，有較高的結(jié)合強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)氣缸套外壁的噴涂，可恢復(fù)尺寸，且噴涂效率高，速度快，無(wú)污染，另外耐穴蝕能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。
[0033]采用超音速等離子噴涂技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁表面制備鎳鋁復(fù)合涂層包括基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵。對(duì)于待修復(fù)的氣缸套還需要在清除油脂和灰塵之前進(jìn)行去除損傷處理，一般采用磨削加工，而對(duì)于新品則不必進(jìn)行此處理?？梢栽谇宄椭突覊m之后進(jìn)行粗化處理，通常采用噴砂法粗化，也可采用其它方法粗化?；蛘咴诎惭b了卡具之后進(jìn)行粗化處理，只對(duì)待噴涂部位粗化，對(duì)其它部位進(jìn)行保護(hù)，避免損傷。
[0034]還包括安裝卡具步驟，安裝卡具只露出待噴涂的氣缸套外壁部分。卡具能起到保護(hù)和固定的作用。
[0035]之后進(jìn)行一次或多次噴涂步驟，在發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁表面制備涂層。可根據(jù)涂層的厚度選擇噴涂的次數(shù)，對(duì)于涂層較厚的情況可進(jìn)行多次噴涂。
[0036]噴涂之后進(jìn)行涂層后加工步驟，例如對(duì)氣缸套外壁的下支撐面進(jìn)行磨削加工。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，可采用內(nèi)孔等離子噴涂技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套內(nèi)壁表面制備涂層，利用等離子焰(非轉(zhuǎn)移型等離子弧)將引入的噴涂粉末加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并在等離子焰的作用下，高速度地撞擊到經(jīng)處理過(guò)的基材表面上，然后攤平、鋪展，最終形成具有層片狀結(jié)構(gòu)的涂層。內(nèi)孔等離子噴涂是一種在圓孔(或筒)內(nèi)壁制備涂層的等離子噴涂方法。當(dāng)需要噴涂的圓孔較深時(shí)，就需要采用專用內(nèi)孔等離子噴槍，在內(nèi)孔環(huán)境中實(shí)施噴涂。
[0038]可以采用NiCrBSi與Mo的混合粉末制備涂層。涂層厚度可以在0.1~0.4mm的范圍內(nèi)，有較高的結(jié)合強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)氣缸套內(nèi)壁噴涂，可恢復(fù)氣缸套內(nèi)壁尺寸，且噴涂效率高，速度快，對(duì)環(huán)境無(wú)污染(目前鍍鉻的方法不能恢復(fù)尺寸，且鍍層沉積速度慢，對(duì)環(huán)境有污染)。涂層硬度高，耐磨，且由于含有Mo，涂層的減磨性也好(目前的鍍層不具有減磨的能力)。此外，通過(guò)采用專用的內(nèi)孔噴涂裝置后涂層中雜質(zhì)少，與基體的結(jié)合強(qiáng)度高。
[0039]所述氣缸套內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法包括基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵。對(duì)于待修復(fù)的汽缸內(nèi)壁還需要在清除油脂和灰塵之前進(jìn)行去除損傷處理，一般采用鏜磨加工，而對(duì)于新品則不必進(jìn)行此處理。可以在清除油脂和灰塵之后進(jìn)行粗化處理，通常采用噴砂法粗化，也可采用其它方法粗化?；蛘咴诎惭b了卡具之后進(jìn)行粗化處理，只對(duì)待噴涂部位粗化，對(duì)其它部位進(jìn)行保護(hù)，避免損傷。
[0040]還包括安裝卡具步驟，安裝卡具只露出待噴涂的氣缸套內(nèi)壁部分?？ň吣芷鸬奖Ｗo(hù)和固定的作用。
[0041]之后進(jìn)行一次或多次噴涂步驟，在發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套內(nèi)壁表面制 備涂層?？筛鶕?jù)涂層的厚度選擇噴涂的次數(shù)，對(duì)于涂層較厚的情況可進(jìn)行多次噴涂。
[0042]噴涂之后進(jìn)行涂層后加工步驟，例如對(duì)氣缸套內(nèi)壁進(jìn)行鏜磨加工，以使達(dá)到復(fù)合工藝要求的尺寸。
[0043]將參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的具體實(shí)施例。參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法包括以下步驟:基體預(yù)處理步驟S10，用于清除基體表面的油脂和灰塵，在本實(shí)例中通過(guò)空燒(150°c X120min)或用脫脂溶劑徹底清除氣缸套外壁表面的油脂和灰塵。
[0044]接下來(lái)是安裝卡具步驟S20，安裝卡具使得待噴涂的部分露出。利用卡具將氣缸套固定在卡盤(pán)上，以便進(jìn)行后續(xù)的噴涂步驟。
[0045]在噴涂步驟S30中，通過(guò)超音速等離子噴涂技術(shù)在氣缸套外壁表面制備涂層。先用超音速等離子焰流把氣缸套壁預(yù)熱到150°C，然后開(kāi)始送粉，實(shí)施噴涂。噴涂參數(shù)如下:
[0046]主氣(Ar)流量:3.2m3/h
[0047]次氣(H2)流量:0.25m3A
[0048]載氣(N2)流量:0.6m3/h
[0049]工作電壓:140V
[0050]工作電流:380A
[0051]噴涂距離:120~150mm
[0052]送粉量:35g/min[0053]涂層材料:鎳包鋁復(fù)合粉末，牌號(hào)KF-2F，粒度-200~+400目
[0054]涂層厚度0.2~0.4_。
[0055]最后是涂層后加工步驟S40，對(duì)氣缸套外壁的下支撐面進(jìn)行磨削加工。
[0056]此外，為了使得涂層的效果更好，可以在基體預(yù)處理之前對(duì)基體進(jìn)行粗化處理，例如用36目的剛玉砂均勻噴砂粗化處理，然后進(jìn)行清洗。也可以在安裝卡具之后，只對(duì)待噴涂的部分進(jìn)行粗化處理，例如用36目的剛玉砂均勻噴砂粗化處理，然后用壓縮空氣將基體表面吹凈。
[0057]涂層厚度可以在0.2~0.4_之間，若需要的涂層較厚，則可分多次實(shí)施噴涂，防止一次噴涂時(shí)間太長(zhǎng)，基體過(guò)熱。
[0058]此外，在噴涂步驟之后，可以進(jìn)行封孔處理，例如噴涂完畢后立即用環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂對(duì)涂層進(jìn)行封孔處理，封孔時(shí)必須在噴涂結(jié)束后，基體未冷卻前實(shí)施，這樣封孔的效果最佳。然后在進(jìn)行涂層后加工。
[0059]參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法包括以下步驟:基體預(yù)處理步驟S10，用于清除基體表面的油脂和灰塵，在本實(shí)例中通過(guò)空燒(150°C X120min)或用脫脂溶劑徹底清除氣缸套內(nèi)壁表面的油脂和灰塵。
[0060]接下來(lái)是安裝卡具步驟S20，安裝卡具使得待噴涂的部分露出。利用卡具將氣缸套固定在卡盤(pán)上，以便進(jìn)行后續(xù)的噴涂步驟。
[0061]在噴涂步驟S30中， 通過(guò)等離子噴涂技術(shù)在氣缸套內(nèi)壁表面制備涂層。先用等離子焰流把氣缸套壁預(yù)熱到150°C，然后開(kāi)始送粉，實(shí)施噴涂。內(nèi)壁噴涂參數(shù)如下:
[0062]主氣(Ar)流量:2.8mVh
[0063]次氣(H2)流量:0.4m3/h
[0064]載氣(N2)流量:0.5m3/h
[0065]工作電壓:85V
[0066]工作電流:320A
[0067]噴涂距離:80mm (實(shí)例中噴涂的氣缸套內(nèi)徑為150mm)
[0068]送粉量:35g/min
[0069]涂層材料:NiCrBSi與Mo的混合粉末，比例為NiCrBS1: 85，Mo:15。
[0070]NiCrBSi，型號(hào):Ni45A，粒度:_200 ~+400 目
[0071]Mo，牌號(hào):LP104，粒度:_200 ~400 目。
[0072]涂層厚度0.1~0.4mm。
[0073]最后是涂層后加工步驟S40，對(duì)氣缸套內(nèi)壁進(jìn)行鏜磨加工使得內(nèi)壁的尺寸達(dá)到工藝要求。
[0074]此外，為了使得涂層的效果更好，可以在基體預(yù)處理之前對(duì)基體進(jìn)行粗化處理，例如用36目的剛玉砂均勻噴砂粗化處理，然后進(jìn)行清洗。也可以在安裝卡具之后，只對(duì)待噴涂的部分進(jìn)行粗化處理，例如用36目的剛玉砂均勻噴砂粗化處理，然后用壓縮空氣將基體表面吹凈。
[0075]涂層厚度可以在0.1~0.4_之間，若需要的涂層較厚，則可分多次實(shí)施噴涂，防止一次噴涂時(shí)間太長(zhǎng)，基體過(guò)熱。
[0076]此外，在噴涂步驟之后，可以進(jìn)行封孔處理，例如噴涂完畢后立即用環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂對(duì)涂層進(jìn)行封孔處理，封孔時(shí)必須在噴涂結(jié)束后，基體未冷卻前實(shí)施，這樣封孔的效果最佳。然后在進(jìn)行涂層后加工。
[0077]內(nèi)壁噴涂和外壁噴涂可不分先后，但不能同時(shí)或交替噴涂。外壁噴涂可采用現(xiàn)有的超音速等離子噴涂設(shè)備。
[0078]但由于內(nèi)孔噴涂與外圓噴涂有很大差別，且在技術(shù)上有很多難點(diǎn)，例如內(nèi)孔噴涂涂層受力不同，內(nèi)孔噴涂環(huán)境空間狹小，環(huán)境溫度特別高，基體和噴槍都容易過(guò)熱；粉塵排不容易排出，污染特別嚴(yán)重，從而嚴(yán)重影響涂層質(zhì)量；內(nèi)孔噴槍的綜合性能低，不能夠連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作；粒子射流速度較低等。
[0079]為了提高內(nèi)孔等離子噴涂的質(zhì)量，本發(fā)明采用一種內(nèi)孔等離子噴涂裝置，該內(nèi)孔等離子噴涂裝置中設(shè)置了排塵、防塵、冷卻裝置。
[0080]如圖2所示，本發(fā)明提出了一種用于內(nèi)孔等離子噴涂裝置中的排塵、防塵、冷卻裝置，內(nèi)孔等離子噴涂裝置主要包括升降機(jī)構(gòu)、內(nèi)孔噴槍11和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12，內(nèi)孔噴槍11固定在升降機(jī)構(gòu)上作垂直上下運(yùn)動(dòng)，待噴涂的內(nèi)孔工件21固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)孔噴槍11伸入到工件21的內(nèi)腔中，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)孔工件內(nèi)壁的均勻涂覆；本發(fā)明的排塵、防塵、冷卻裝置主要由抽風(fēng)隔塵筒28、冷卻氣噴嘴17、四個(gè)冷卻氣環(huán)7~10、支架4、鋁箔軟管22、抽風(fēng)機(jī)19和卡具13組成。
[0081]抽風(fēng)隔塵筒28呈上端封閉、下端開(kāi)口的筒形，其上部側(cè)壁上固接有一圓筒27，抽風(fēng)隔塵筒與該圓筒構(gòu)成倒L形結(jié)構(gòu)，抽風(fēng)隔塵筒的圓筒27通過(guò)鋁箔軟管22與抽風(fēng)機(jī)19相連通，抽風(fēng)機(jī)通過(guò)抽風(fēng)機(jī)座18進(jìn)行支撐，鋁箔軟管22與圓筒27的連接處通過(guò)卡箍23固緊，鋁箔軟管與抽風(fēng)機(jī)的連接處通過(guò)連接套20固緊。噴涂裝置的內(nèi)孔噴槍11伸入到抽風(fēng)隔塵筒28中，內(nèi)孔噴槍11的噴槍延長(zhǎng)桿32、抽風(fēng)隔塵筒28分別通過(guò)相對(duì)應(yīng)的懸掛組件130、懸掛組件1129 —起固定于升降機(jī)構(gòu)的橫臂I上，升降機(jī)構(gòu)的橫臂I通過(guò)渦輪組件2固定于升降機(jī)構(gòu)的立柱3上，以便通過(guò)升`降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)內(nèi)孔噴槍11和抽風(fēng)隔塵筒28作垂直上下運(yùn)動(dòng)。在開(kāi)始操作之前，通過(guò)噴槍延長(zhǎng)桿32頂端的接口 III31通入所需的水、工作氣體和噴涂材料，并接通電源，以便噴涂時(shí)，通過(guò)內(nèi)孔噴槍11進(jìn)行噴涂。
[0082]抽風(fēng)隔塵筒的下部伸入到內(nèi)孔工件21的內(nèi)部，并且在抽風(fēng)隔塵筒28的下部、與內(nèi)孔噴槍的射流方向相對(duì)的部位開(kāi)設(shè)有一個(gè)直徑為60mm的圓孔14,噴涂時(shí),束流恰好能從圓孔射出，而噴涂產(chǎn)生的粉塵和煙氣大部分被抽風(fēng)隔塵筒28遮蔽，并由抽風(fēng)機(jī)19吸走。
[0083]為防止銹蝕，抽風(fēng)隔塵筒28選用不銹鋼材料制作，其外圓直徑比待噴涂的內(nèi)孔工件21的內(nèi)徑小5mm，抽風(fēng)隔塵筒探入內(nèi)孔工件并進(jìn)行噴涂后，與內(nèi)孔工件內(nèi)壁之間僅存在
2.5mm左右的間隙。內(nèi)孔工件21通過(guò)鎖緊螺釘16固定于卡具13的上部凹槽處，卡具13的下端通過(guò)卡盤(pán)爪15固定于噴涂裝置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12 (本例中的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用立式卡盤(pán))上；卡具13為上、下開(kāi)口筒形，其側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有若干圓孔，以便于新鮮空氣流向上進(jìn)入內(nèi)孔工件21內(nèi)部。
[0084]由銅管制成四個(gè)冷卻氣環(huán)7~10通過(guò)由銅管制成的支架4固定于升降機(jī)構(gòu)的立柱3上，四個(gè)冷卻氣環(huán)7~10與抽風(fēng)隔塵筒28和內(nèi)孔工件21進(jìn)行同軸分布，支撐支架4的銅管與四個(gè)冷卻氣環(huán)7~10相連通。支架4通過(guò)鎖扣5固定于升降機(jī)構(gòu)的立柱3上，并且從支架4端部的接口 16處向四個(gè)冷卻氣環(huán)7~10充入冷卻氣，對(duì)內(nèi)孔工件21進(jìn)行降溫。冷卻氣環(huán)17套在抽風(fēng)隔塵筒28外部，冷卻氣環(huán)17距內(nèi)孔工件上邊緣為5mm，其內(nèi)徑比抽風(fēng)隔塵筒28的外徑大10mm，使抽風(fēng)隔塵筒剛好能從冷卻氣環(huán)17的中間通過(guò)，冷卻氣環(huán)118、冷卻氣環(huán)ΠΙ9和冷卻氣環(huán)IVlO由上至下均勻套在內(nèi)孔工件外部，并且三個(gè)冷卻氣環(huán)8~10的內(nèi)徑相等、均比內(nèi)孔工件21的外徑大12mm。在四個(gè)冷卻氣環(huán)7~10上均開(kāi)設(shè)有若干個(gè)開(kāi)孔，冷卻氣環(huán)17上的開(kāi)孔方向朝下，并向內(nèi)傾斜45° ;冷卻氣環(huán)118、冷卻氣環(huán)III9和冷卻氣環(huán)IVlO上的開(kāi)孔方向均與向內(nèi)，即與內(nèi)孔工件的外表面相對(duì)。
[0085]噴涂時(shí)，通過(guò)冷卻氣環(huán)17的小孔向抽風(fēng)隔塵筒28與內(nèi)孔工件21內(nèi)壁之間的縫隙內(nèi)吹新鮮潔凈的冷卻氣，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)既能對(duì)內(nèi)孔工件21降溫，又能頂住煙塵，以防止煙塵上竄進(jìn)入抽風(fēng)隔塵筒28和內(nèi)孔工件21之間的縫隙內(nèi)，起到防塵作用；還能夠吹走剛噴涂過(guò)部位表面的浮塵，對(duì)內(nèi)孔工件起到防塵、凈化作用。其次，新鮮潔凈的冷卻氣沿內(nèi)孔工件21與抽風(fēng)隔塵筒28之間的縫隙以及卡具13側(cè)壁上的圓孔進(jìn)入內(nèi)孔工件21內(nèi)部，由于抽風(fēng)機(jī)19對(duì)抽風(fēng)隔塵筒28內(nèi)抽風(fēng)的作用，強(qiáng)行使進(jìn)入內(nèi)孔工件21內(nèi)部的氣體按照設(shè)定的方向流動(dòng)，即含有大量粉塵和煙氣的高溫氣體由下至上被內(nèi)孔工件21中部的抽風(fēng)隔塵筒28吸走，從而最大程度改善了內(nèi)孔工件21內(nèi)部的氣體紊流狀態(tài)。
[0086]抽風(fēng)隔塵筒28的圓筒27上通過(guò)懸掛組件III24固定一冷卻氣噴嘴延長(zhǎng)桿25，延長(zhǎng)桿25的下端與冷卻氣噴嘴17相連通，該冷卻氣噴嘴17的吹氣冷卻部位與內(nèi)孔噴槍11噴射在內(nèi)孔工件21內(nèi)壁上的射流斑點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，延長(zhǎng)桿25的上端安裝一接口 1126，通過(guò)該接口 II充入冷卻氣，冷卻氣噴嘴17與內(nèi)孔噴槍11及抽風(fēng)隔塵筒28同步連動(dòng)，從冷卻氣噴嘴噴出的冷卻氣體流量可根據(jù)降溫的需要單獨(dú)調(diào)整，強(qiáng)行降低內(nèi)孔工件21上射流斑點(diǎn)處的局部高溫。冷卻氣環(huán)118、冷卻氣環(huán)III9和冷卻氣環(huán)IVlO上的若干個(gè)開(kāi)孔在多處對(duì)內(nèi)孔工件21的外壁吹冷卻氣，使其均勻冷卻。
[0087]下面以對(duì)某大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸套(內(nèi)徑Φ 150mm、高200mm、壁厚5mm)內(nèi)壁實(shí)施噴涂為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的工作原理，如圖3所示:
[0088]I)按圖2所示的結(jié)構(gòu)制作、安裝本發(fā)明裝置的各部件，其中制作外圓直徑為Φ 145mm的抽風(fēng)隔塵筒28、內(nèi)徑為Φ 155_的冷卻氣環(huán)17以及內(nèi)徑均為Φ 175_的冷卻氣環(huán)118、冷卻氣環(huán)III9和冷卻氣環(huán)IVl`O ；
[0089]2)打開(kāi)抽風(fēng)機(jī)19;
[0090]3)從冷卻氣噴嘴17的接口 1126、支架4的接口 16處通入冷卻空氣。冷卻氣噴嘴17對(duì)著內(nèi)孔噴槍11噴射在內(nèi)孔工件21內(nèi)壁上的射流斑點(diǎn)處吹冷卻空氣，強(qiáng)行降低內(nèi)孔工件21上的射流斑點(diǎn)處的局部高溫；由于組成支架4的銅管與冷卻氣環(huán)17、冷卻氣環(huán)118、冷卻氣環(huán)III9和冷卻氣環(huán)IVlO相連通，所以從支架4的接口 I處通入的冷卻空氣傳至上述四個(gè)冷卻氣環(huán)，并由各冷卻氣環(huán)的開(kāi)孔處噴出冷卻氣對(duì)內(nèi)孔工件21進(jìn)行降溫；在抽風(fēng)機(jī)的作用下大量新鮮空氣從卡具13的圓孔進(jìn)入內(nèi)孔工件21內(nèi)部，并由下而上流動(dòng)進(jìn)入抽風(fēng)隔塵筒28，對(duì)內(nèi)孔工件21進(jìn)行降溫；
[0091]4)從噴槍延長(zhǎng)桿32頂端的接口 III31處通入所需的水、工作氣體和噴涂材料，并接通電源,然后由內(nèi)孔噴槍11對(duì)氣缸套內(nèi)壁開(kāi)始實(shí)施噴涂作業(yè)，內(nèi)孔噴槍11每上下運(yùn)動(dòng)3個(gè)來(lái)回后，?；⌒菹?0分鐘左右；?；⌒菹r(shí)讓內(nèi)孔噴槍11移動(dòng)至最高點(diǎn),抽風(fēng)機(jī)19和立式卡盤(pán)12—直工作，且一直向冷卻氣噴嘴17、冷卻氣環(huán)17、冷卻氣環(huán)118、冷卻氣環(huán)III9和冷卻氣環(huán)IVlO內(nèi)通冷卻氣，含有大量煙氣、粉塵的熱氣由下至上被抽入抽風(fēng)隔塵筒28后，流經(jīng)鋁箔軟管22后，由抽風(fēng)機(jī)19排出；[0092]5)達(dá)到要求的涂層厚度后，停止工作；關(guān)閉抽風(fēng)機(jī)19，并停止向冷卻氣噴嘴1、冷卻氣環(huán)17、冷卻氣環(huán)118、冷卻氣環(huán)III9和冷卻氣環(huán)IVlO內(nèi)通冷卻空氣。
[0093]通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明裝置的顯著效果:
[0094]對(duì)內(nèi)徑Φ150πιπι、高200mm、壁厚5mm的試驗(yàn)件內(nèi)壁噴涂Ni45+15%Mo涂層，使內(nèi)孔噴槍11垂直上下連續(xù)往返噴涂2次。當(dāng)不使用本發(fā)明的裝置進(jìn)行噴涂時(shí)，試驗(yàn)件的溫度從室溫升高到了 240°C ;當(dāng)使用本發(fā)明的裝置改善噴涂環(huán)境后，試驗(yàn)件的溫度僅從室溫升高到7 150°c，降低了 90。。。
[0095]目測(cè)涂層表面的污染情況，未使用本發(fā)明的裝置時(shí)，涂層呈黃褐色，表面粉塵和煙塵污染嚴(yán)重，并粘有浮塵；使用本發(fā)明的裝置后，涂層呈灰白色，與外圓噴涂的顏色差不多，表面沒(méi)有明顯的煙塵。
[0096]本發(fā)明通過(guò)采用高性能等離子噴涂技術(shù)在氣缸套內(nèi)壁制備鎳基合金加鑰耐磨、減磨復(fù)合涂層，提高了氣缸套內(nèi)壁的高溫耐磨性，降低了摩擦系數(shù)。通過(guò)在氣缸套外壁制備涂層，提高了氣缸套外壁的耐腐蝕、穴蝕性能，延長(zhǎng)了使用壽命。
[0097]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán) 利要求的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵； 安裝卡具步驟，安裝卡具只露出待噴的氣缸套外壁； 一次或多次噴涂步驟，在氣缸套外壁表面制備涂層； 涂層后加工步驟，對(duì)氣缸套外壁的下支撐面磨削加工。
2.一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套內(nèi)壁尺寸恢復(fù)與強(qiáng)化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 基體預(yù)處理步驟，用于清除基體表面的油脂和灰塵； 安裝卡具步驟，安裝卡具只露出待噴的氣缸套內(nèi)壁； 一次或多次噴涂步驟，在氣缸套內(nèi)壁表面制備涂層； 涂層后加工步驟，通過(guò)鏜磨加工，使氣缸套內(nèi)壁達(dá)到工藝規(guī)范的要求。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基體預(yù)處理步驟還包括在清除基體表面的油脂和灰塵之前，對(duì)待修復(fù)的氣缸套內(nèi)壁和/或外壁進(jìn)行去除損傷處理。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述基體預(yù)清理步驟中清除基體表面的油脂和灰塵之后，或者在安裝卡具步驟之后，包括使待噴涂表面粗糙化的粗化處理。
5.如權(quán)利要求1或2所·述的方法，其特征在于，所述涂層后加工步驟包括在加工之前的封孔處理，在噴涂完畢后立即用樹(shù)脂對(duì)涂層進(jìn)行封孔處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，外壁涂層的材料為鎳鋁復(fù)合粉末或鎳鉻鋁復(fù)合粉末，內(nèi)壁涂層的材料為NiCrBSi與Mo的混合粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套由鋼或鑄鐵制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述噴涂步驟之前包括預(yù)熱步驟，對(duì)基體進(jìn)行預(yù)加熱。
10.一種發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9所述的方法制造的發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套，所述發(fā)動(dòng)機(jī)水冷氣缸套外壁和內(nèi)壁具備涂層。
【文檔編號(hào)】F02F1/16GK103710660SQ201310722726
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】劉明, 王海軍, 姜祎, 但偉, 閆耀東 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院