在铝质发动机缸体喷涂铸铁.PDF

Sandia国家试验室和通用汽车公司正在共同研究在铝质汽车发动机缸体上喷涂铸铁的热工艺过程。其目的是不需在改善活塞环和活塞裙或者在每个汽缸孔嵌入铸铁套的情况下，提高汽缸孔的耐磨性。热喷涂有借助于减少工序和缩短生产周期来节约时间和资金的潜力。

据Sandia试验室报道，几年前业界第一次试验了将金属沉积到金属基体上的热喷涂方法，而将耐热涂层沉积在航空发动机的涡轮叶片上和燃烧室壁上使用这一技术，约有40年的历史。为了与业界合作研究和开发这一成果，Sandia将他的经验带进了热喷涂、武器系统和高温液流中。

用于熔融涂层材料两种，常用的方法是真空等离子喷镀(等离了弧加热)和高速氧燃料(HVDF)热喷镀，后者是Sandia和通用汽车公司合作研究的工艺。Sandia试验室用HVDF米熔融线材或用氧燃料火焰熔融粉末后，把他们喷镀在超音速的汽缸孔壁上。这种热喷镀火焰就象火箭发动机那样工作；其压力高到足以使堵塞的液流通过喷嘴，并产生超音速的喷射流。

完善的孔镀层要求具有螺旋模式的旋转火焰来喷镀。要仿造不同喷镀火焰形状的问题是缺乏足够的仿真软件。这是因为要沉积出所要求的镀层，微粒必需以200m/s-400m/s的速度冲击汽缸孔壁，故需要非常高的压力。

Sandia试验室的任务是要对新型火焰的冶金学和气体动力学做进一步的了解。虽然，仍有难克服的质量问题和需克服的成本障碍，但是，研究人员相信：他们在开发包括双相超音速流功的计算流体动力学的首次工业应用中已前进了很大一步。使用CFD研究公司的CFDAce软件，他们成功地定义了在火焰内表面层的热转移的边缘条件。这一条件允许他们配合引流进入带有气流的火焰，然后平衡离开气体的热流，所以，它能与进入待喷镀表面的气体相匹配。

迄今，实际的火焰试验已产生了在试件预测的每平方厘米二三公斤力的结果。为了较长的工作时间和更有效的喷镀层的沉积，通用汽车公司和Sandia的研究人员在其工作中使用模拟反馈以改善喷镀的喷射形状。镀层沉积的效率是在生产线上长期成功的关键，因为，它影响镀层的粘着力和耐磨性。

镀层一定要长期可靠，因为，汽车生产厂要提高汽车发动机的期望寿命。