汽缸套內(nèi)壁的松孔鍍鉻技術(shù)表面工程課程設(shè)計(jì)

零件圖本次設(shè)計(jì)的氣缸套材質(zhì)為一般灰鑄鐵,承受砂型鑄造,材料基體組織為珠光1，2，3。圖1氣缸套實(shí)物圖 圖2汽缸套剖面圖3汽缸套尺寸圖服役條件分析外表技術(shù)課程設(shè)計(jì)外表技術(shù)課程設(shè)計(jì)2/11在內(nèi)燃機(jī)中,氣缸套是內(nèi)燃機(jī)中的關(guān)鍵零件之一,其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能有重大的影響;同時(shí)氣缸套是內(nèi)燃機(jī)中工作環(huán)境最為惡劣的零件之一,氣缸套的磨損可以分為以下3種狀況:,硬雜質(zhì),形成磨料,磨料粒子在氣缸鏡面造成了平行于氣缸軸線的拉痕,個(gè)別粗大的磨料也會(huì)留下粗大拉傷。腐蝕磨損。燃燒過程中產(chǎn)生很多酸性物質(zhì),假設(shè)氣缸上的潤滑膜缺乏,就會(huì)對(duì)缸體腐蝕,形成腐蝕磨損。,兩者有極微小局部金屬面直接接觸,摩擦形成局部高熱,,逐步擴(kuò)大即產(chǎn)生熔著磨損。假設(shè)油膜得以準(zhǔn)時(shí)恢復(fù)起到清洗和冷卻作用,則微小熔著局部脫落不會(huì)擴(kuò)展,假設(shè)油膜恢復(fù)緩慢熔著擴(kuò)展導(dǎo)致很大范圍內(nèi)發(fā)生特別造成熔著磨損,這是一種破壞性更大的磨損。性能要求無論何種內(nèi)燃機(jī),對(duì)氣缸套的根本要求都是一樣的。即:抗磨損性、保油性、低摩擦因數(shù)、抗燃?xì)飧g以及足夠的機(jī)械強(qiáng)度。缸套按材質(zhì)可分為鑄鐵質(zhì)和鋼質(zhì)2種。前者通常是由含磷和含硼鑄鐵制造,其加工精度和本錢較高,后者通常由無縫鋼管或低碳鋼板制造,其毛坯成型、機(jī)械加工、鍍鉻等工藝技術(shù)的難度較大，本次課程設(shè)計(jì)選用鑄鐵。,其性能的優(yōu)劣對(duì)整臺(tái)機(jī)車的大修周期起著舉足輕重的作用。目前提高氣缸套使用壽命的途徑大致有兩種:一是爭論開發(fā)不同的耐磨材質(zhì);二是在原有的材質(zhì)根底上進(jìn)展不同的外表處理,提高材質(zhì)的減磨性、耐磨性。開發(fā)材質(zhì)是一個(gè)長期的過程,而承受外表處理工藝,提高氣缸套的耐磨性是一種本錢低、見效快的好方法。工藝選擇滿足汽缸套的性能要求的外表加工技術(shù)有：①氮化處理②激光外表淬火技術(shù)③等離子處理技術(shù)④電鍍鉻技術(shù)氮化處理的內(nèi)外表硬度，使其耐磨性能顯著提高，延長使用壽命。激光外表淬火技術(shù)氣缸套內(nèi)外表經(jīng)過激光硬化處理后,可顯著提高硬度和耐磨性能,延長疲乏壽命,好的進(jìn)展。基體硬度在HV400左右的缸套,激光處理后顯微硬度一般在HV600~700左右,耐磨性能大大增加,如石家莊機(jī)務(wù)段0204機(jī)車的0248號(hào)柴油機(jī)上激光淬火氣缸套比非激光淬火氣缸套的磨損量降低在30%~100%之間,可見效果顯著。利用激光設(shè)備的氣缸套內(nèi)壁硬化處理在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛,但激光淬火存在投資回收期過長,修理費(fèi)用和氣缸套本錢高等缺點(diǎn)。等離子處理技術(shù)等離子技術(shù)主要分為三類：等離子淬火，等離子多元共滲，等離子噴涂①等離子淬火等離子淬火不是淬硬整個(gè)內(nèi)孔外表、而是通過程序掌握,在氣缸套外表形成連,而,在上止點(diǎn)磨損最嚴(yán)峻的部位承受較小的螺距,有利于提高整個(gè)缸套的壽命。其缺點(diǎn)為:經(jīng)等離子外表硬化處理后的氣缸套壽命提高幅度較小一般在60%~70%左右,這樣就使它滿足不了一些高度耐磨缸套的要求。②等離子多元共滲氣缸套用高能等離子束在常壓下快速掃描涂敷合金滲劑的氣缸套內(nèi)外表,可實(shí)現(xiàn)多元共滲+自激冷淬火復(fù)合硬化,依據(jù)文獻(xiàn)記載,獲得的總硬化層深度大于150μm,硬化層顯微硬度可達(dá)HV927。優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)過程穩(wěn)定,本錢低,效率高。缺點(diǎn):耐磨性提高幅度大約只有26%。③等離子噴涂氣缸套噴涂鉬合金可能是等離子噴涂在汽車工業(yè)的最大應(yīng)用。目前SULZERMETCO,涂層200HV800~900左右,耐磨程度提高幅度不大。當(dāng)前,等離子噴涂金屬陶瓷粉末而形成的陶瓷氣缸套在國外已取得成功,并且已應(yīng)用于生產(chǎn),其耐磨性能提高幅度能到達(dá)原來的1~1.倍。用等離子噴涂型金屬陶瓷粉末后的氣缸套耐磨度比原來提高120%以上。電鍍鉻技術(shù)鉻在常用金屬中硬度最高，不斷改進(jìn)鍍鉻工藝的添加劑，HV值已提高到900以上，耐磨性較好；摩擦系數(shù)低，汽缸套磨損??；熔點(diǎn)高1890℃，耐熔著磨損性好；鍍鉻件售價(jià)比鍍錫減低10左右，外表附著力強(qiáng)〔適鍍錫件的3～4倍，還具有良好的耐熱性能、高抗硫性能和高抗堿性能。鍍鉻層外表的潤油性很差，尤因而汽缸套的使用壽命顯著下降。:松孔鍍鉻,硬質(zhì)鍍鉻,英國Cromard專利鍍鉻。①硬質(zhì)鍍鉻缸套內(nèi)孔外表涂以高尺寸精度的硬質(zhì)鉻層,厚度為0.05~0.08mm,以機(jī)械法使鍍鉻層外表形成凹凸不平狀(微觀),以改善初期磨合性和抗拉傷性,再通過磨料對(duì)鍍鉻外表進(jìn)展研磨,使其形成獨(dú)立的溝狀儲(chǔ)油槽。因鍍層較松孔鍍鉻薄,故其內(nèi)部的剩余應(yīng)力小,這是一本錢較低,耐用性較好的鍍鉻工藝。②松孔鍍鉻(也稱多孔性鍍鉻)松孔鍍鉻是把已鍍上的鉻層在鍍液中進(jìn)展短時(shí)間的反鍍,使外表呈清楚的網(wǎng)紋。由于鍍層比較堅(jiān)硬,網(wǎng)紋可貯存潤滑油,因而能保證摩擦副在工作過程中形成良好的油膜,削減外表磨損,延長使用壽命。③英國Cromard專利鍍鉻技術(shù)該工藝的特點(diǎn)是:點(diǎn)狀儲(chǔ)油構(gòu)造不是靠反鍍形成的,而是在鍍鉻過程中直接形成的,網(wǎng)紋不貫穿鍍鉻層,是由不規(guī)章的平臺(tái)和凹坑組成的,厚度一般為0.019~0.025mm,殘留應(yīng)力小,與基體的結(jié)合強(qiáng)度高,不易剝落,貯油性能好。工藝選擇鉻技術(shù)對(duì)汽缸套的內(nèi)壁進(jìn)展外表處理。得多。鍍松孔鉻處理有三種方法：機(jī)械法在經(jīng)過噴砂和磨光的基體外表上，用滾壓工具使基體外表壓成圓潤滑油的附著性能不夠抱負(fù)。擴(kuò)大和加深。這種方法鉻層損耗多，且溶解難于均勻。磨性能。此次設(shè)計(jì)即承受此法。工藝流程研磨→汽油清洗→冷水洗→電化學(xué)除油→熱水洗→冷水洗→酸洗除銹→冷水洗→中和→冷水洗→鍍鉻→冷水洗→熱水洗→枯燥→除氫(熱處理)→研磨→冷水洗→松孔→冷水洗→熱水洗→鍍層檢驗(yàn)各工序的具體分析與作用研磨〔劃痕、擦傷、壓痕等〕和鑄造缺陷。研磨時(shí)15～25min,25～35min可研好。機(jī)加工時(shí)應(yīng)留意，圓角的大小肯定要保持均勻，沒有任何可見的劃痕，否則在鍍鉻時(shí)會(huì)消滅很多的鉻瘤，最終造成氣孔而使汽缸套報(bào)廢。汽油清洗多了。電化學(xué)除油于堿性镕液進(jìn)展電解，從而除去油污。電化學(xué)除油時(shí)，除了有化學(xué)除油的皂化與乳化作用外，還在電流作用下，便零件外表析出氫氣或氧氣。它們的氣泡漸漸變大，將薄膜從內(nèi)部撕裂帶到液面上，并對(duì)溶液起到攪拌作用，加速丁油污脫離零件外表的速度。所以，電化學(xué)除油比化學(xué)除油更有效。表1.表1電化學(xué)除油液配方組成及工藝NaOHNa2CO3Na3PO4 Na2SiO3 溫度·12H2O 〔℃〕電流密度〔A/dm2〕時(shí)間〔min〕配方302530 3 80-905-73-5〔g/L〕各組分作用：氫氧化〔NaOH〕 主要成分直接參與除油過程的化學(xué)反響，由于氫氧化鈉的堿性極強(qiáng)，對(duì)金屬有肯定的氧化和腐蝕作用。堿含量高時(shí)，皂化作用強(qiáng)，但過高時(shí)潤濕性差，不易清洗干凈，因此對(duì)除油不利。碳酸鈉〔Na2CO3〕除油溶液中的主要成分，碳酸鈉溶于水后，即發(fā)生水解反響，生成的氫氧化鈉與油脂發(fā)生皂化反響除去油污，碳酸鈉在除油溶液中起到PH值起到緩沖作用〔PH≤8.5時(shí)，皂化反響不能進(jìn)展，PH≥10.2時(shí)，皂化物水解。磷酸三鈉〔Na3PO4〕水解時(shí)生產(chǎn)的氫氧化鈉參與除油的皂化反響；磷酸三鈉潤濕性好，對(duì)油脂有肯定的乳化作用，簡潔清洗干凈。但磷酸鹽能促進(jìn)水中微生物大量生殖，將大量消耗水中的氧，影響水生生物的生存，破壞生態(tài)平衡。廢水排放受到限制，現(xiàn)已普遍供給無磷型除油劑。硅酸鈉〔Na2SiO3·10H2O〕偏硅酸鈉對(duì)油脂的乳化作用較強(qiáng)，可除去不免受氫氧化鈉的腐蝕。電流密度提高電流密度，可以提高脫脂速度和改善深孔與不通孔內(nèi)的脫脂5-7A/dm2。1～2min.本次設(shè)計(jì)汽缸套的材料為鑄鐵，3～5min。酸洗除銹其外表還存在氧化皮和銹跡。假設(shè)不經(jīng)過酸洗除銹是不能得到完整的磷化膜的。因此，用酸洗除銹是汽缸套磷化前的一道重要工藝。酸洗劑承受15%-20%0.5%-1%50℃-80℃0.5-1min蝕。中和0.2%-1.0%2-3min中和殘液。鍍鉻①防鍍處理由于本次設(shè)計(jì)是對(duì)汽缸套的內(nèi)壁進(jìn)展電鍍鉻，所以在電鍍前對(duì)于不需要鍍鉻鍍鉻完畢后，此涂料可輕易剝離。②鍍鉻槽槽體有時(shí)直接盛裝溶液如熱水槽等,有時(shí)作襯里的基體或骨架如鋼槽的根本要求100~120確定電鍍槽尺寸大小時(shí)，必需滿足以下確定電鍍槽尺寸大小時(shí)，必需滿足以下3個(gè)根本條件：a滿足被加工零件的電鍍要求，如能夠完全浸沒零件需電鍍加工全部外表；防止電解液發(fā)生過熱現(xiàn)象；能夠保持電鍍生產(chǎn)周期內(nèi)電解液成分含量肯定的穩(wěn)定性。外表技術(shù)課程設(shè)計(jì)〔600mm×400mm×400mm〕4③夾持

4鍍鉻槽完全沒入后開頭施鍍。④施鍍電鍍液的配方及工藝參數(shù)如表2所示：表2電鍍鉻配方及工藝參數(shù)組成及工藝 Cr〔g/〕2S4

Cr3+〔g/L〕溫度〔℃〕電流密度〔A/dm2〕

〔h〕配方 250 2.4 3 50～55℃ 40～50 3.5～4.5配方中各組分作用鉻酐〔CrO3〕 鉻酐的水溶液是鉻酸，是鍍鉻層的唯一來源。鉻酐濃度可范圍內(nèi)變動(dòng)。鉻酐的濃度對(duì)鍍液的電導(dǎo)率起打算作用，每一個(gè)溫度下都應(yīng)于最高電導(dǎo)率的過鉻酐濃度；鍍液溫度上升，電導(dǎo)率最大值隨鉻酐濃稍高的方向移動(dòng)。因此，單就電導(dǎo)率而言，宜承受鉻酐濃度較高的鍍鉻高濃度鍍鉻液，由于隨汽缸套帶出損失嚴(yán)峻，一方面造成材料的無謂消耗，同時(shí)還對(duì)環(huán)境造成肯定污染。故一般生產(chǎn)上承受的鉻酐濃度為 150～8/11外表技術(shù)課程設(shè)計(jì)外表技術(shù)課程設(shè)計(jì)10/11400g/L。硫酸根〔SO42-〕硫酸根在電鍍液中起催化作用當(dāng)SO42-含量過高時(shí)，對(duì)膠體膜的溶解作用強(qiáng)，基體露出的面積大，真實(shí)電流密度小，陰極極化小，得到的鍍層不均勻，有時(shí)發(fā)花，特別嚴(yán)峻時(shí)還可能露出基體金屬。硫酸的含量主要取決Cr3/SO2-〔80～100：1100：1三價(jià)鉻〔Cr3+〕Cr6+Cr3+與此同時(shí)在陽極上被氧Cr3+離子是陰極Cr3+時(shí)，鉻的沉積才能正常Cr3+50～60℃時(shí)，效果最好。CrO3/SO42值減小時(shí)，變化相應(yīng)變小，因此通常承受較低的溫度和較高的陰極電流密度。除氫熱處理180～2001.5～2h。熱處理還能改善鍍層與基體金屬之間的結(jié)合性，當(dāng)基體金屬承受壓力變形時(shí)，鍍層有良好的變形適應(yīng)性，不至于發(fā)生剝落現(xiàn)象。松孔松孔處理可在同一鍍液中進(jìn)展，將汽缸套接陽極，鉻鍍層受逆向電流的作1.5～2min2倍，以除去鉻上面的氧化薄膜?？梢源蠓岣吡慵氖褂脡勖?。松孔鍍鉻的工藝參數(shù)見表3.表3 松孔處理工藝參數(shù)工藝工藝溫度〔℃〕電流密度(A/dm2)處理時(shí)間(min)參數(shù)504510～11檢驗(yàn)度，結(jié)合力，厚度。網(wǎng)紋密度一般的鍍鉻層外表的潤油性差,,以保證外表的良好潤滑ABCDE,拍攝樣品的100X1000mm2方格中,計(jì)算其中的網(wǎng)格數(shù),標(biāo)準(zhǔn)如表2DE兩類單位面積內(nèi)的網(wǎng)格數(shù)太少,簡潔造成缸套內(nèi)外表拉傷;A、B、C三類符合使用要求。2網(wǎng)紋密度分類網(wǎng)格數(shù)A＞180B90-180C30-90D6-30E＜6鍍層的硬