球墨铸铁曲轴的再制造技术研究现状
付东兴，杨中元
2010第二届中国汽车零部件再制造技术与市场国际论坛
内容引言：热喷涂的应用十分广泛，那在修复发动机曲轴方面到底有什么研究进展及发展趋势呢？让我们通过这篇文章进行了解。
摘要：本文主要介绍了常用于修复发动机曲轴的工艺，对采用增尺寸方法再制造曲轴工艺的确定具有一定的借鉴意义。同时介绍了国内采刚热喷涂技术再制造球墨铸铁曲轴常用的材料，并结合热喷涂技术的特点，提出了应用予球墨铸铁曲轴再制造的热喷涂工艺和热喷涂材料的发展趋势。
关键字：热喷涂粉末，曲轴，再制造，热喷涂，发动机
0前言
再制造相对于制造而言具有自身的特点。制造是把原材料加二[成适用的产品，而再制造是把达到使用寿命的产品通过修复或技术改造使其达到甚至超过原型产品性能的加工过程。再制造工程的丰富内涵在于它是以机电产品全寿命周期设计和管理为指导，以实现废旧机电产品性能提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，对废旧机电产品进行修复和改造的一系列技术措施或工程活动的总称。在贳彻科学发展观促进我国经济与社会可持续发展的进程中，再制造对节能、节材、保护环境的意义更加突出，地位和作用不断提升。
国外再制造工程从诞生至今虽仅有50多年的历史，但其发展迅速，现已作为一支独具特色的新兴产业成为制造业和服务业的重要组成部分。在国外，可进行再制造的汽车零部件有发动机、内燃机、传动装置、离合器、转向机、水泵、空调压缩机、雨刷器马达、油泵、动力控制和减震器等。我国再制造产业发展仍处于起步阶段，与发达国家相比有很大著距。上世纪90年代后期，随着国家确定了可持续发展战略目标，爵制造jJ．：程已得剑我国政府、学术界高度重视，也开始得到部分企业界的认同与支持。曲轴是发动机的重要部件。曲轴在工作中承受着复杂的周期性变化的气体压力、往复惯性力和力矩的作用，易于产生弯曲和扭曲变形；主轴颈和曲柄销与轴瓦构成摩擦副，运动中产生的摩擦磨损，使轴颈的不圆度和不圆柱度增大，当这些变形超过一定的限度，就会损伤轴颈，甚至造成曲轴疲劳断裂。运行中，由于润滑不良、轴瓦失效、机体变形、过载等造成轴颈擦伤、烧损等损伤。严重时，不仅轴颈大量偏磨，整轴弯曲变形，而且由于高温卜．骤冷，会产生横向裂纹等失效形式。本文介绍了应用于再制造行业的表面工程技术，介绍了国内球墨铸铁曲轴雨制造用热喷涂材料的现状及发展趋势。
l发动机曲轴再制造技术
目前国内发动机曲轴再制造的工作还没有完全展开，更多的人在进行曲轴修复的工作。修复与再制造最大的区别在于再制造技术适合于产业化生产，对最终产品的性能要求更苛刻。再制造技术是以修复技术为基础，是修复技术的升级。在曲轴修复方面采用的技术主要有修复尺寸法、堆焊、激光熔铸、电刷镀和屯弧喷涂技术等表面工程技术。
修理尺寸法是修复配合副零件磨损的一种常用方法，它是将待修配合副中的一个零件利用机械加工的方法使其恢复正确形状并获得新的修理尺寸，然后选配具有相应尺寸的另一个零什与之相配，恢复配合性质的一种修理方法。对于磨损量不火的曲轴，可采用磨削的方法使其达到修理尺寸。在再制造领域中，通过产品改造升级形成新产品的过程中常采用此方法实现。
堆焊是在金属材料或零件表面熔焊上耐磨、耐蚀等特殊合金层的一种工艺方法。当曲轴轴颈磨损超限，不能按最后一级修理尺寸磨削修理时，可采用振动堆焊的方法增补磨损表面后再磨削。但堆焊技术对前处理要求较高，．如果处理不当容易产生裂纹和气孔，导致曲轴报废。也有人采用激光焊接技术处理曲轴，虽然减少了裂纹和气孔的出现，但是增加了曲轴修复的成本。
激光熔铸技术对磨损轴类零件的修复具有结合性强、无加工变形和表面硬度高、抗磨性能好等优点。但由于在熔铸过程中，激光的作用时间甚短，曲轴会有残余应力产生，通常要使用特种合金粉末或梯度功能材料，大大限制了熔铸材料的选择范围。电刷镀技术在曲轴修复中也常有采用，镀层与基体的具有较高的结合强度，镀层无需后续磨抛光处理。但镀层中往往存在微裂纹，影响镀层本身的性能。另外镀层的硬度通常较高，人大降低了镀层的综合应用性能，无法保证发动机整体的使圳性能。
热喷涂技术是在机械制造和设备维修中广泛应用的一项表面工程技术。目前，它已广泛地应用于制造各种功能性涂层和机械零部件的修复中。改变热喷涂工艺和热喷涂材料可以制备减摩耐瘩、耐腐蚀、抗高温氧化、热障功能、催化功能、电磁屏蔽吸收、导电绝缘、远红外辐射等功能涂层。现在，很多批量产品已经采用热喷涂技术进行生产，热喷涂技术的许多优点已被越来越多的产品设计人员所认识。涂层的系统设计和生产加工已融入到一些关键零部件从产品设计、生产加工到质量控制全过程之中，热喷涂已从传统意义上的单纯修复发展成为现代制造业中举足轻重的一项新品制造加工技术工艺过程。热喷涂设备与机械手配合能
够形成产业化生产线，通过研制新型热喷涂材料和优化热喷涂：r艺可以实现发动机曲轴再制造。
2发动机曲轴再制造JHj热喷涂材料
由于发动机曲轴是配合件，如果曲轴再制造后表层的性能大于或低于新品曲轴的性能，都会影响发动机的整体使用性能，所以在选择热喷涂材料时需要严格控制涂层的性能。采用热喷涂技术修复或再制造球墨铸铁发动机曲轴时，常采用的方案有两种：一是直接喷涂不锈钢丝或碳钢丝，二是先喷涂NiA!合金丝或合金粉，然后喷涂不锈钢丝或碳钢丝。喷涂不锈钢丝或碳钢丝后，往往由于涂层应力较大，影响涂层的结合强度，再制造后的曲轴在工作过程中容易造成涂层脱落。在修复过程中人们对于出现脱层现象的修复品，通常是除掉涂层重新喷涂。这样涂层质量的稳定性无法保证，故无法成为曲轴再制造的理想材料。
为了改善涂层的结合强度，在修复或再制造领域人们通常通过两部法来完成球墨铸铁曲轴表面涂层的制备。先喷涂NiAI合金丝或合金粉形成打底层，再喷涂不锈钢丝或碳钢丝形成工作层。NiAI合金在喷涂过程中发生放热反应，火大提高了其与底材的结合强度，同时形成了粗糙的表面，有利于后续工作层的附着，从而解决了单独喷涂不锈钢丝或碳钢丝出现的结合强度低，涂层易剥落的现象。但这种方法增加了涂层的制备工序，在产业化生产过程中降低了生产效率，增加了成本。
再制造的特点决定汽车零部件再制造所用的热喷涂材料既满足涂层的性能要求又能一步法完成涂层的制备。本文采用粉芯丝材制备技术，成功制备出了用于发动机曲轴弭制造用的丝材。改变成份含量可以调节涂层的硬度，同时添加Ni粉和Al粉，用于提高涂层的结合强度。从而实现一步法制备发动机曲轴表面涂层，为发动机曲轴再制造的开展奠定了一定的基础。该涂层的金相形貌如图1(a)和l(b)所示。
3结语
国内曲轴再制造的材料和工艺还处在不断改进的阶段。热喷凉技术本身的优点将其推向了再制造领域，井将向白动化、高效化、轻便化方向发展，目前已有的热喷馀材料在应用于曲轴再制造过稗中还存在一定的问题．其必将向高性能和多功能的方向发展。
图略
参考文献略
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