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大部分轴承钢管厂家的发动机缸孔的构造是把由灰口铸铁制作的套管铸入铝合金气缸体内

2019-11-04

目前,大部分轴承钢管厂家的发动机缸孔的构造是把由灰口铸铁制作的套管铸入铝合金气缸体内。铸铁的热传导率(50W/m·k)比铝材(100W/m·k)低,而且铸铁的厚度为数毫米。另外,铸铁和铝的界面也会因铸造后的凝固收缩产生的紧固力而发生微小裂隙,它是阻碍热传导的主要因素。另一方面,最近为提高燃烧室内的散热性,希翼能一面抑制高输出功率发动机或紧凑式涡轮等发生爆震,一面确保压缩比。用铸铁套管替代缸孔,需对铸铁进行喷镀处理,由此,既能提高界面的密封性,又能减薄管壁,大幅度改善该部位的换热和传热。另外,作为喷镀特有的现象是,在膜内导入某种程度的空隙,空隙裸露在表层,可以提高缸孔表面的保油性。由于不需要采用以往那种用发动机缸孔的珩磨网纹加工孔来确保保油性,因此可以使缸孔表面变得平滑。它除了具有上述传热特性好的优点外,还可以有效降低边界至混合润滑区域的摩擦力。

形成低剪应力。关于零部件表面粗糙度凸起间的接触,以包括凸起的整个表面层作为低剪应力材料,是减小粗糙度和单独降低摩擦力的方法,可以采用固体润滑剂。尤其是,在面压不是那么高的情况下,可以采用所谓的软镀层,即把作为固体润滑剂的颗粒状的二硫化钼(MoS2)或石墨、四氟乙烯(PTFE)分散到聚酰胺树脂(PAI)中的镀膜,或直接把MoS2颗粒对着被加工件高速照射后获得的镀膜等。这种镀膜可以应用于发动机部件中接触面积大的活塞杆、曲轴轴承合金表面层。

另一方面,对于面压高的零部件,如果采用前述的软镀层,镀膜的耐磨性是一个问题。因此,开发了在采用硬质且无润滑的情况下,以摩擦系数与固体润滑剂一样低的DLC镀膜为基础,在润滑情况下可获得相同效果的镀膜。本文要先容的是不含氢的DLC膜(无氢DLC膜)和含Si的DLC膜(Si-DLC)。两者在表面处理和设计思路方面与以往有很大的不同,镀膜本身没有单独的特性,与润滑油或润滑油中所含水分的组合,可以明显降低摩擦力。前者会因润滑油中的摩擦调整剂吸附到表面,后者会因润滑油中的水分吸附到表面而形成由单分子构成的吸附膜,由此会大大减小部件之间的摩擦。在发动机润滑油的摩擦过程中,降低DLC膜中的含氢量,并使润滑油含有的添加剂,可以显著减小摩擦力。该方法已应用于气门杆和活塞环。DLC膜中添加Si的方法已应用于发动机控制阀的往复杆。

降低输入负载。摩擦力是负载和摩擦系数的积。不仅减小摩擦系数很重要,而且降低负载也很重要。活塞销是连接连杆和活塞的部件。活塞销的长度和活塞轴承部的宽度是一个重要的设计因素,它与销/活塞间往复滑动时发生热胶着的面压有关。作为改善热胶着性的措施有DLC膜的应用等。减小活塞销和活塞滑动部的宽度,能有效减小活塞的重量,由此可降低输入的负载。另外,根据活塞的重量,可以设计出连杆和曲轴的强度,因此它可以有效减小这些零部件的重量,还可减小曲轴周围的摩擦力。

轴承钢管厂家为减小活塞环和缸孔间的摩擦力,近年来已开始采用CrN膜替代以往的镀Cr或氮化处理技术。镀Cr膜的厚度大约100μm,而耐磨损性好的CrN膜的厚度很薄只有25μm,它可减小膜厚度的偏差范围。结果,不改变活塞环张力的下限值,只将中间值设定小一些,就可减小活塞环和缸孔间的摩擦力。另外,由于CrN膜的磨损量小,因此可以维持活塞环外表面初期的曲率,抑制伴随磨损而增加的接触范围,这一点也有助于减小摩擦力。


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