发动机曲轴高速电弧喷涂再制造工艺及热控制

曲轴作为发动机的重要部件,采用高速电弧喷涂技术对磨损失效曲轴进行再制造可以实现"变废为宝"的目的。曲轴的主轴颈和连杆轴颈的轴心不在同一直线上,采用简单的喷涂路径不能一次完成整个曲轴再制造。基于机器人的高速电弧喷涂再制造曲轴过程采用不同的喷涂路径对涂层沉积过程中的散热有很大关系,热量在轴颈表面的不同分布状态影响涂层产生残余应力的大小和状态,从而影响涂层的使用寿命与再制造工件的服役可靠性。本研究根据曲轴形状特征,创新性设计了"环形"及"Z"字形喷涂路径,对两种路径下曲轴涂层的温度场进行了分析。结果表明:采用"Z"字形喷涂路径,计算调整曲轴转动时各轴颈表面的空间姿态和位置,模拟喷枪空间运动轨迹,可完成一次性曲轴自动化修复。通过机器人夹持喷枪实现复杂运动轨迹的再制造工艺过程,能够提高工艺过程的精确性,大大提高了生产效率,是"环形"路径的4倍。无论在曲轴"R"角位置还是轴颈处,采用"Z"字形路径制备涂层其表面温度比用"环形"方式喷涂低30~50℃,有效解决了以前曲轴喷涂再制造过程中"R"角位置涂层易产生过热而导致应力集中的难题,改善了涂层的性能。     

自动化电弧喷涂1Cr18Ni9Ti-Al复合涂层在废旧发动机缸体再制造中的应用

研究了自动化高速电弧喷涂的系统组成.采用了双丝电弧喷涂方法,即喷涂时电源一端电极接1Cr18Ni9Ti不锈钢丝,另一极接Al丝,制备了1Cr18Ni9Ti-Al复合涂层;对形成的复合涂层进行了性能分析,与手工喷涂层进行对比分析表明,自动化电弧喷涂层比手工喷涂层均匀、致密、残余应力小.采用该技术再制造的斯太尔发动机缸体性能优异,满足了使用要求.     

（Ti，Al）N涂层对不锈钢基材疲劳性能的影响

采用多弧离子镀技术在马氏体不锈钢1Cr11Ni2W2MoV表面分别沉积Ti70Al30N及梯度（Ti,Al）N涂层.涂层试样的疲劳试验在旋转弯曲疲劳实验机上室温下进行,研究了涂层试样与基体材料的疲劳强度、寿命及疲劳断裂机理.结果表明：施加Ti70Al30N涂层样品与梯度（Ti,Al）N涂层样品的条件疲劳极限较1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基材的疲劳极限分别提高约7%及8%;施加涂层提高不锈钢基材疲劳寿命的原因主要在于Ti70Al30N涂层与梯度（Ti,Al）N涂层中的残余压应力作为滑移变形的阻力可阻碍疲劳裂纹的萌生与扩展.     

高速电弧喷涂再制造曲轴FeAlCr/3Cr13复合涂层的性能研究

高速电弧喷涂再制造曲轴的使用寿命与涂层的结合强度和耐磨性有很大的关系。为了提高涂层的性能,研究了新型FeAlCr/3Cr13复合涂层的组织结构和力学性能,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDAX)和X射线衍射仪分析了涂层的微观结构、相组成和残余应力。利用显微硬度计和CETR微动摩擦磨损试验机等试验设备对涂层的力学性能进行了分析。结果表明,喷涂FeAlCr粉芯丝材作为打底层,合金元素反应充分,复合涂层组织均匀、致密,空隙率约9.87%。复合涂层相组成主要由韧性相α-Fe和硬质相Cr23C6、(Fe,Cr)固溶体组成,氧化物含量较低,约3.2%,复合涂层平均残余应力较小,约67.6 MPa,平均显微硬度HV0.1为4000 MPa,结合强度约46.6 MPa,油润滑高载摩擦条件下复合涂层表现出较好的耐磨性能。     

曲轴再制造毛坯连杆轴颈表面损伤对剩余疲劳寿命的影响*

为研究曲轴连杆轴颈表面损伤与曲轴再制造毛坯剩余疲劳寿命的相关性,基于有限元仿真计算获得的曲轴过渡圆角应力分布结果,选取含表面自然缺陷和人工预制缺陷的废旧曲轴,在谐振式弯曲疲劳试验台上进行曲轴弯曲疲劳试验。采用金相显微镜和扫描电镜观察疲劳断口处的组织和形貌,分析讨论表面缺陷对剩余疲劳寿命的影响。研究结果表明:废旧曲轴剩余疲劳寿命对于缺陷位置的敏感程度高于缺陷尺寸,连杆轴颈表面氮化层的剥落造成废旧曲轴剩余疲劳寿命显著降低。     

等离子喷涂含Al_2O_3-TiO_2颗粒的Fe基非晶合金涂层的性能(英文)

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

Properties of Fe-based Amorphous Alloy Coatings with Al2O3-13% TiO2 Deposited by Plasma Spraying

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

高速电弧喷涂再制造曲轴用粉芯丝材的研究现状

分析了发动机曲轴的使用工况和失效形式,机器人自动化高速电弧喷涂再制造曲轴具有效率高、成本低等优点,喷涂材料的选择直接影响再制造曲轴的涂层性能和使用寿命,着重介绍了国内外研制粉芯丝材的现状,探讨了不同粉芯填充物和稀土元素对提高涂层结合强度和耐磨性,对研制新型电弧喷涂丝材有理论指导意义。     

自动化高速电弧喷涂技术再制造发动机曲轴

研究开发了基于六自由度关节式机器人的自动化高速电弧喷涂系统。采用新研制的FeAlNbB喷涂粉芯丝材,设计优化了发动机曲轴轴颈的再制造自动化喷涂工艺,在实验室条件下测试了涂层的组织及性能,在工厂进行的批量应用效果表明,曲轴主轴颈和连杆轴颈均可实现一次性自动化喷涂,再制造的零件质量稳定,节能、节材及环保效果显著,应用前景广阔。     

残余应力对涂覆WC-17Co涂层的Ni718合金弯曲疲劳寿命的影响（英文）

利用超音速火焰喷涂技术在Ni718合金表面制备WC-17C0涂层,对喷涂后的试样进行150℃,3 h和300℃,3 h保温热处理,利用Almen试片曲率法计算不同热处理条件下涂层中的残余应力,用反复弯曲试验测试试样的疲劳寿命,分析残余应力对试样疲劳寿命的影响。结果表明,在疲劳循环过程中,裂纹在涂层中萌生并向涂层/基体界面处扩展,最后扩展至基体内部形成最终断裂。涂层中的残余压应力能够抑制疲劳裂纹的产生和扩展。经过保温处理后涂层中的残余压应力降低,导致试样的疲劳寿命随热处理的温度上升而下降。     

再制造——从技术到应用

以产品寿命周期的讨论和如何处理报废产品为研究对象,分析了产品寿命结束时各种处理方案,指出再制造具备节约能源和降低材料消耗的潜能,可以回收85 %的额外价值,并且可以避免不必要的污染.再制造产品具有和新品一样的质量和售后服务.再制造为企业实现材料的闭环流动和为产品取得可持续性发展提供了巨大机会.     

再制造质量信息割裂研究

针对再制造质量信息割裂问题,分析再制造产品所需质量信息的来源和特征,阐述不同再制造模式下质量信息割裂现状与危害,确定造成割裂的关键对象,并进行关键对象质量信息割裂博弈分析。研究结果为再制造质量信息割裂问题提供了一种解决方法,同时对原始制造企业和再制造企业的产品生命周期各过程的持续质量改进有一定的借鉴意义。     

再制造工程及其失效分析

再制造工程是废旧产品高技术修复、改造的产业化,也是循环经济4R准则中最活跃的形式和首选途径.再制造工程具有节能节材、环境保护及解决就业等重要作用.再制造工程与失效分析关系密切,失效分析是再制造工程的基础和依据,再制造工程是失效分析的结果与发展.结合重载车辆侧减速器主动轴、重载车辆扭力轴、飞机发动机压气机叶片等关键零部件的失效分析和再制造工程实例,阐述了失效分析和再制造工程的相互关系及其对在工程中的联合作用.     

航空部件深度修复的技术及发展

航空部件深度修复是针对航空部件的损伤情况及修复或改造需求所开展的以可靠性为前提的维修工艺技术，它采用先进的材料和制造技术进行维修、维护或再制造工作，使其至少满足一个翻修周期的使用要求。本研究简述了航空部件深度修复技术基本流程与思路，介绍了在深度修复技术中焊接、表面工程、热处理等典型工艺的应用情况，展望了深度修复技术在未来航空产品修理中的发展趋势和应用前景。研究认为:可靠性评估作为深度修复技术重要组成部分将被重点关注和发展；在工艺技术发展方面，将更多采用高自动化、智能化技术工艺，同时拓展现有单一工艺开展修理的局面，对深度修复技术、工艺进行组合，开展复合式修理技术的研发和应用。     

废旧产品再制造质量控制研究

再制造业能否得到迅猛发展,其中再制造产品的质量能否满足用户的需求起到至关重要的作用.而影响再制造产品质量的因素很多,涵盖了废旧产品再制造的全过程,本文在分析了影响再制造质量的主要因素的基础上,提出了控制再制造质量的主要技术方法及其管理途径,为科学开展再制造质量控制提供了依据.     

废旧产品再制造质量控制研究

再制造业能否得到迅猛发展，其中再制造产品的质量能否满足用户的需求起到至关重要的作用。而影响再制造产品质量的因素很多，涵盖了废旧产品再制造的全过程，本文在分析了影响再制造质量的主要因素的基础上，提出了控制再制造质量的主要技术方法及其管理途径，为科学开展再制造质量控制提供了依据。     

再制造与环境保护和可持续发展

阐述了再制造对保持生态平衡,可持续发展的作用,着重讨论怎样从产品设计,再制造决策和技术上保证这一作用的实现。     

再制造产业化的工程管理问题研究

国内再制造正处在产业发展初期阶段,在产业化过程中涉及到社会、政策、技术、管理等多个层面.文中从再制造产业发展的实际状况出发,针对再制造产业化过程中的若干关键工程管理问题进行了研究.结合企业开展再制造业务的关注点及再制造产业未来的发展趋势,研究了企业开展再制造业务的风险管理、再制造生产管理、再制造质量管理、再制造认证认可及再制造绩效考核等内容,分析了其各自特点,并提出了相应的对策.     

再制造工程与纳米表面工程

再制造工程是以全寿命周期理论为指导的系统工程,既不同于维修,也不同于再循环,是对维修工程的继承和发展.再制造工程已得到全世界的重视,在我国也有较快的发展.表面工程技术,尤其是纳米表面工程技术,是再制造工程的关键技术之一.通过开发高速电弧喷涂技术、纳米电刷镀技术、微纳米自修复添加剂技术等先进的表面工程技术,使得再制造工程的技术手段不断丰富,再制造机械装备零部件的减摩、耐磨、抗疲劳、耐腐蚀等性能不断提高.     

激光再制造技术工程化应用

介绍了激光熔覆技术和激光再制造技术的特点.激光熔覆技术是激光再制造技术的基础技术之一,具有结合强度高、热影响区小、热变形小、可控性好等技术特点,以激光熔覆技术为主要技术的多种加工技术同再制造产品相结合形成的激光再制造工程技术是再制造工程技术的重要组成部分,具有优质、高效、节能、节材、环保的基本特点,该技术的兴起和发展为我国重大机械装备和部分进口设备的修复和改造提供了新的技术手段.在我国,激光再制造技术广泛应用于石化、冶金、电力等行业.列举了激光再制造机械设备的典型案例,指出在我国开展重大装备的激光再制造,不仅具有广阔的市场前景,而且具有重大的经济效益和社会效益.