关于船舶柴油机气缸套修复研究.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·43·关于船舶柴油机气缸套修复研究严迤；吴家云（中远海运重工技术研发中心）摘要：气缸套是船舶柴油机的重要零件之一，本文介绍了船舶柴油机气缸套的结构以及制造工艺，分析了柴油机气缸套的失效机理，根据气缸套主要失效形式及工作条件，对其常用材料的化学组成及金相组织进行了分析。为了延长气缸套的使用寿命，提出利用热喷涂技术对船舶柴油机气缸套进行修复，设计了气缸套在修复过程中所用到的涂层材料，并介绍了相应的喷涂工艺方法。关键词：气缸套；磨损；金相组织；热喷涂；修复0引言金属的冷却速度会对材料晶格和组织结构产生明显影响，

2、随着航海技术的不断提高，船舶发动机越来越受到大保持较高的冷却梯度，采用合适的凝固顺序，可以大大提[2]家关注。船舶发动机一般为柴油机，是船舶动力推进的核升材料质量，提高缸套的使用寿命。同时，在铸件冷却过心部件。而气缸套是船舶柴油机主要组件之一，工作条件程中还要注意它的空冷间隔时间，避免一次结晶时出现渗非常恶劣，需能够承受来自活塞及燃气的高温高压作用，碳体杂质。船舶柴油机气缸套一般制造工艺过程如图2。经常发生损坏，因此对船舶柴油机气缸套结构、材料、修复工艺等方面进行分析，对提高柴油机气缸套的使用寿命有重要意义。1船舶柴油机气缸套结构船舶柴油机气缸套为圆筒形，它主要安装

3、于柴油机气缸内部，是气缸活塞往复运动的主要承载部件。常见的柴油机气缸套形式有两种，一种是干式气缸套，一种是湿式[1]气缸套。干式气缸套如图1所示，其主要特点是套筒外表面不与冷却水直接接触，内部热量主要是通过气缸孔散出，缸套强度刚度好，但是加工工艺比较复杂，内外表面都需要进行精密加工，并且不易拆卸，散热较差。而湿式气缸套，如图1，缸套外表面直接与冷却水接触，其散热效果良好，更换和制造过程也更为简单。因此，在船舶柴油机缸套选择方面，湿式汽缸套应用更为广泛。图2气缸套制造工艺过程3船舶柴油机气缸套失效机理一般情况下，气缸套的工作环境非常恶劣，它直接接触缸内的高温高压燃气，

4、并且一直承受着活塞的往复作用，主要失效机理有以下几类：第一种是出现磨粒磨损情况。空气中有许多肉眼不易察觉的灰尘颗粒，这些微小颗粒可以通过柴油机的进气系图1气缸套结构示意图统进入气缸，对缸套内外表面造成划伤。另外，柴油机内部2船舶柴油机气缸套制造工艺滑油长时间运行后会形成积碳，部件磨合过程中也会产生一般采用离心铸造来对柴油机缸套进行制造，这种加一些金属磨粒，这些积碳、磨粒长期聚集在气缸套中，也会工方式能使材料的组织分布更为均匀，补缩效果良好，形由于活塞的不断往复运动而拉伤缸套。成的铸件组织更为致密，因此被世界上大约有90%的缸套第二种是活塞与气缸套发生粘着磨损。在润滑

5、不良制造商采用。时，活塞和气缸套的局部摩擦会产生缸内局部过热，久而在柴油机气缸套毛坯制造过程中，浇注完成后，液态久之会在它们之间产生黏着，这种黏着长时间的堆积会对————————————[3]气缸套造成拉缸。并且在颗粒磨损的基础上，这些微小划作者简介：严迤（1989-），男，硕士研究生，中远海运重工技术研发中心，职工。痕会因缸内高温高压的环境而产生腐蚀，严重时会使缸内·44·内燃机与配件基础材料发生脱落。综上所述，柴油机气缸套磨损是多种复杂情况共同所致，是造成缸套失效的主要形式，其磨损主要有粘着磨损、腐蚀磨损以及氧化磨损。4船舶柴油机气缸套材料由于柴油机气缸套经常受

6、到磨损，所以制造时要求它有足够的强度、硬度以及耐磨性。同时，它又是燃烧室的组成部件，所以又需要有良好的耐热性和耐蚀性。铸铁以其良好的耐磨性，减震性、铸造性和切削性，常常被选作为气缸套的制造材料。在特殊加工条件下，铸铁的物理性能和机械性能会发生变化，采用合适的加工方法图4硼铸铁气缸套基体金相组织能够最大程度的发挥铸铁自身优点，提高铸件的使用寿体的主要区别在于它是单相化合物，但也有较高的耐磨性命。目前为了提高铸铁材料的耐磨程度，人们常在加工铸和耐蚀性。铁时，在其液态组织中加入磷元素和硼元素，通过晶体间通过长期对比研究发现，硼或硼合金气缸套的耐磨性的互相镶嵌制造出高磷铸铁

7、和硼铸铁，以达到提高材料组比高磷铸铁气缸套好，且含硼量在合适时（0.04~0.08%）能织性能的目的。以下是这两种复合材料的性能分析：保持良好的切削性能、韧性以及强度，因此它的应用非常①高磷铸铁气缸套：化学成分如表1所示。一般来说，[5]广泛，已经开始逐渐取代高磷铸铁。随着组织内部磷含量增高，在一定范围内其石墨化程度会5热喷涂工艺在柴油机气缸套修复中的应用逐步升高，会在铸铁中逐步形成Fe3P，Fe3C和a-Fe三种共对柴油机气缸套进行处理目的主要是提高零件表面晶结构，其显微组织相图如图3所示。从图中可以看到，高的物理性能和机械性能。在尝试了多种表面处理工艺后，磷