发动机关键零件尺寸恢复技术研究

摘要

发动机在使用过程中,一些零件因磨损、变形、破损、断裂、腐蚀和其他损伤而改变了零件原有的几何形状和尺寸,从而破坏了零件间的配合特性和工作能力,使部件、总成甚至整机的工作性能受到影响。
　　本文开展了发动机再制造关键零件的尺寸恢复技术研究。首先,做了一些基础工作,分别是开发了自动化喷涂平台,为实验开展和工艺研究提供了现实基础;研究了多种喷涂耗材及其喷涂涂层的性能,为喷涂选材提供依据。在此基础上,分别用冷喷涂、热喷涂、胀修等尺寸恢复技术来研究曲轴、发动机缸体水道、活塞销和缸盖导管孔的工艺过程,并对关键工艺深入研究。具体内容和结论如下:
　　1、为克服喷涂机械手的高成本,在普通退役车床的基础上改造、开发了自动化喷涂平台。喷涂平台满足平面类、轴类、内孔类发动机零件的喷涂要求。同时,根据发动机上平面类、轴类、内孔类零件的特点,规划了喷涂走位路径。对五种冷喷涂粉材和两种热喷涂粉材、丝材及其涂层性能展开对比研究,获得了不同耗材的物理特性、涂层粘结强度、硬度、耐磨性、摩擦学性能,对发动机不同部位修复的选材和工艺方法的选择有重要的指导意义。
　　2、研究了高速电弧喷涂方法恢复曲轴轴颈尺寸的工艺。其主要工艺过程包括:喷涂前表面准备、曲轴喷涂、曲轴喷后处理与加工。针对喷涂前表面准备中的喷砂粗化处理工艺,着重分析了粗化预处理工艺参数对表面粗糙度的主要影响因子,并给出这些影响因子主次顺序,同时,通过回归分析得到喷砂参数与基体表面粗糙度的关系式,对喷砂工艺参数的选定以及表面粗糙度获取有指导意义。另外,针对曲轴喷涂以后涂层粘结强度与预处理表面粗糙度的关系,着重分析了三个粗糙度区间的粗糙度值对结合强度的影响。
　　3、采用冷喷涂方法对发动机缸体水道尺寸恢复工艺过程展开研究。其工艺过程包括:表面粗化、喷涂、喷后加工。针对发动机缸体水道的冷喷涂修复涂层性能进行表征,试验证明涂层性能满足使用要求。
　　4、研究了活塞销和缸盖导管孔的胀修尺寸恢复工艺。针对工作面为外圆柱面的活塞销和工作面为内圆柱面的缸盖导管,分别采用塑性变形胀大和铜导管胀接的方法展开研究,从弹塑性力学角度推导其工艺原理,进行了工艺验证,形成了工艺规范,并分别申请了1项发明专利和1项实用新型专利。

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第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题背景

1.3表面工程关键技术国内外发展现状

1.4本课题的研究意义

1.5主要研究内容

第二章 自动化喷涂平台开发和喷涂耗材性能表征

2.1持枪机械手

2.2自动化喷涂平台的设计开发

2.3三种形状零件的仿真及路径规划

2.4冷、热喷涂修复涂层性能对比

2.5本章小结

第三章 曲轴热喷涂尺寸恢复工艺研究

3.1 热喷涂技术原理

3.2热喷涂修复曲轴工艺过程

3.3喷砂参数对表面粗糙度影响研究

3.4基体表面粗糙度对涂层粘结强度影响研究

3.5本章小结

第四章 发动机水道冷喷涂尺寸恢复工艺研究

4.1冷喷涂技术原理

4.2发动机水道冷喷涂尺寸恢复工艺过程

4.3发动机水道冷喷涂恢复涂层的性能表征

4.4本章小结

第五章 活塞销与缸盖导管孔的胀修尺寸恢复工艺研究

5.1活塞销的胀塑尺寸恢复原理[48]

5.2活塞销的胀塑尺寸恢复工艺过程

5.3缸盖导管的胀接尺寸恢复原理[56]

5.4缸盖导管孔的胀接工具箱和胀接尺寸恢复工艺过程

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文主要结论

6.2工作展望

参 考 文 献

附录1 曲轴喷涂恢复工艺规范

附录2 发动机缸体水道再制造工艺规范

附录3 活塞销和缸盖导管孔再制造工艺规范

附录4 缸盖导管孔再制造工艺规范

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

攻读硕士学位期间已公开和受权的专利