表面修復(fù)技術(shù)在柴油發(fā)動機(jī)曲軸修復(fù)中的應(yīng)用與對比

張亞萍

摘 要：介紹了曲軸失效原因與形式，敘述曲軸進(jìn)行尺寸恢復(fù)時應(yīng)用的表面修復(fù)技術(shù)，針對曲軸不同磨損情況，結(jié)合表面修復(fù)技術(shù)特點，通過表面修復(fù)技術(shù)綜合分析對比，提出失效曲軸進(jìn)行修復(fù)時應(yīng)采用的表面修復(fù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：曲軸;尺寸恢復(fù);表面修復(fù)技術(shù);對比分析

0 引言

曲軸是發(fā)動機(jī)中傳遞動力重要的高速運(yùn)轉(zhuǎn)部件之一，對柴油機(jī)可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。在工作過程中，常由于曲軸失效而導(dǎo)致機(jī)器不能正常工作。合理選擇表面修復(fù)技術(shù)對失效曲軸進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)曲軸使用性能，延長曲軸使用壽命，充分挖掘曲軸的潛在價值非常必要。

1 曲軸失效形式與原因

（1）磨損。曲軸在工作中承受著沖擊載荷和循環(huán)應(yīng)力，使軸瓦摩擦副產(chǎn)生摩擦磨損，軸頸圓度和圓柱度超差而使曲軸失效。

（2）燒傷。軸瓦摩擦副潤滑不良或機(jī)油壓力不足發(fā)生抱瓦現(xiàn)象，使軸頸表面產(chǎn)生燒傷退火。

（3）擦傷。機(jī)油不清潔，潤滑油中有硬質(zhì)顆粒致使軸頸表面產(chǎn)生劃痕。

2 常用表面修復(fù)技術(shù)

2.1 高速電弧噴涂技術(shù)修復(fù)曲軸

根據(jù)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度選取噴涂材料及制定工藝規(guī)范，打底層選鎳包鋁，3Cr13耐磨涂層為工作層。

工藝流程為：噴前檢查→噴前表面預(yù)處理→涂層設(shè)計→按工藝規(guī)范實施噴涂→噴后處理→涂層機(jī)械加工→質(zhì)量檢測→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。

修復(fù)后涂層與基體之間主要是機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度為3～5 kg·cm-2，硬度HRC35～45，耐磨性能比較好。涂層中存在氣孔、氧化物夾雜以及殘余應(yīng)力。

2.2 等離子噴涂技術(shù)修復(fù)曲軸

根據(jù)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度，選取噴涂粉末和制定工藝規(guī)范，過渡層選鎳包鋁粉，工作層選鎳鉻硼硅系列粉。

工藝流程為：噴前檢查→噴前表面預(yù)處理→涂層設(shè)計→按工藝規(guī)范實施噴涂→噴后處理→涂層機(jī)械加工→質(zhì)量檢測→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。

修復(fù)后涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)到5.5～7.0 kg·cm-2，硬度HRC35～50，耐磨性能比較好。涂層氣孔率≤2%，存在殘余應(yīng)力。

2.3 無刻蝕低溫鍍鐵技術(shù)修復(fù)曲軸

氯化亞鐵電解液作為鍍液，采用對稱脈沖活化機(jī)理工藝施鍍，根據(jù)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度，制定工藝規(guī)范。

工藝流程為：鍍前檢查→鍍前預(yù)處理→按工藝規(guī)范施鍍→估時測量→鍍后處理→質(zhì)量檢測→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。

修復(fù)后鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度25～30 kg·cm-2，鍍層硬度HRC45～55，鍍層耐磨性能比較好。

2.4 激光熔覆技術(shù)修復(fù)曲軸

根據(jù)曲軸材質(zhì)及軸頸表面硬度，設(shè)計熔覆層成分、選擇熔覆粉末以及制定工藝規(guī)范。

工藝流程：熔覆前檢查→熔覆前預(yù)處理→選擇鐵基自熔性合金粉末→裝夾待修復(fù)曲軸→編制熔覆程序→同軸送粉→氬氣保護(hù)熔池→按工藝規(guī)范進(jìn)行熔覆→熔覆后處理→質(zhì)量檢測→包裝入庫或發(fā)運(yùn)。

修復(fù)后熔覆層與基體為冶金結(jié)合、組織致密、無夾渣、無氣孔，熔覆層硬度HRC17～70，耐磨性非常好，修復(fù)工件無變形。

3 常用表面修復(fù)技術(shù)對比與分析

3.1 高速電弧噴涂技術(shù)修復(fù)曲軸

涂層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度和涂層表面硬度比較低，涂層中有氧化物夾雜而且孔隙率比較高，修復(fù)材料在噴涂過程中損耗大，但是，它生產(chǎn)效率高，修復(fù)周期短。對于小馬力柴油發(fā)動機(jī)曲軸，軸頸磨損量0.50～1.20 mm內(nèi)，采用高速電弧噴涂技術(shù)修復(fù)，能滿足其使用要求，從經(jīng)濟(jì)性考慮比較合理。

3.2 等離子噴涂技術(shù)修復(fù)曲軸

涂層組織致密，氣孔率≤2%，生產(chǎn)效率比較高，修復(fù)周期短。對于大中型、輕負(fù)荷柴油發(fā)動機(jī)曲軸，軸頸磨損量0.50～1.00 mm內(nèi)的修復(fù)，從可靠性、使用性、經(jīng)濟(jì)性方面考慮，選擇等離子噴涂技術(shù)比較合理。對于大馬力、重載荷柴油機(jī)曲軸，由于涂層中有氣孔和殘余應(yīng)力存在，使得涂層耐磨性能下降比較快，影響曲軸工作可靠性和使用壽命，所以，大馬力、重載荷柴油機(jī)曲軸修復(fù)盡量不選擇此工藝。

3.3 無刻蝕低溫鍍鐵技術(shù)修復(fù)曲軸

鍍層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度、表面硬度比較高，鍍層耐磨性能比較好，對于大中型、輕負(fù)荷柴油發(fā)動機(jī)曲軸，軸頸磨損量0.30～2.00 mm內(nèi)的修復(fù)，鍍層機(jī)械性能滿足其使用性能和工作性能要求，工作可靠、使用壽命延長，修復(fù)周期短、成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。對于大馬力、重載荷曲軸進(jìn)行修復(fù)時，由于鍍層存在氫脆現(xiàn)象和表面晶界裂紋，承受重載荷時鍍層耐磨性下降，曲軸使用壽命有所降低，所以，不適合修復(fù)大馬力、重載荷曲軸。

3.4 激光熔覆技術(shù)修復(fù)曲軸

可通過不同合金粉末混合進(jìn)行熔覆層成分設(shè)計，可得到致密、冶金結(jié)合涂層;修復(fù)工件不變形;熔覆層表面硬度根據(jù)選擇熔覆粉末確定，軸頸恢復(fù)尺寸不受磨損量限制，所以，激光熔覆修復(fù)技術(shù)優(yōu)于其它表面技術(shù)。特別適合對大馬力、重載荷以及進(jìn)口大型農(nóng)業(yè)機(jī)械曲軸的修復(fù)，修復(fù)后曲軸工作可靠性、使用壽命都有所提高，而且修復(fù)周期短，經(jīng)濟(jì)效益高。

4 結(jié)論

綜上所述，不管采用那種表面技術(shù)對曲軸進(jìn)行尺寸恢復(fù)，最終目的是恢復(fù)曲軸使用價值，即工作可靠、耐磨性好、使用壽命長。在進(jìn)行修復(fù)質(zhì)量對比的同時，也要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的對比，以便正確選擇表面技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。合理選擇表面技術(shù)對失效曲軸進(jìn)行修復(fù)非常必要，特別是對大馬力、重載荷以及進(jìn)口大型農(nóng)業(yè)機(jī)械曲軸的修復(fù)，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益十分顯著。