如果將缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)的8個(gè)傳統(tǒng)灰鑄鐵鑲件換成熱熔噴涂鐵基涂層，則對氣缸孔區(qū)域內(nèi)鋁鑄件的孔隙率和力學(xué)性能要求非常高。

實(shí)際生產(chǎn)中的涂層過程主要包括四個(gè)步驟：精密鏜孔(精鏜)，粗化，涂層和后處理。在上述的各步驟之間，為了確保質(zhì)量需進(jìn)行測試。必須根據(jù)零件數(shù)量、應(yīng)用程序和關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行100%的測試。精鏜的目的是在最終加工后根據(jù)所需的涂層厚度將孔對準(zhǔn)曲軸軸線以及擴(kuò)大孔隙。此時(shí)需確定形狀和位置公差，并且還產(chǎn)生圓柱度。關(guān)于涂層厚度，后續(xù)只可以校正非常有限的位置公差，其厚度為幾百微米。 因此，在粗化和涂層過程之前需要將孔設(shè)定在適當(dāng)位置。

粗化圓柱表面的目的是產(chǎn)生所需的涂層附著力。該步驟可通過噴砂剛玉，高壓或脈沖低壓流體噴射或通過純機(jī)械加工來完成。 用于使待涂層表面粗化能在單獨(dú)的設(shè)備中進(jìn)行剛玉噴砂和流體噴射工藝。

通?？梢栽谙嗤瑠A緊中精鏜后進(jìn)行曲軸箱的機(jī)械粗化。因此，可在沒有偏移的情況下引入粗化輪廓。接著使用光學(xué)圖像識別技術(shù)來檢測表面缺陷并對其再加工進(jìn)行分類。在剛玉噴砂的情況下，這種表面缺陷可以嵌入剛玉顆粒中; 在流體射流的情況下，主要是剝離相和擴(kuò)張的孔。、

當(dāng)機(jī)械粗化時(shí)，將凹槽輪廓切入鋁材中。這個(gè)輪廓的形狀，凹槽和金屬光澤的表面令它不適合使用相機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行檢測。

提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命

熱噴涂工藝的特征在于涂層材料通過熱源(例如等離子火焰)熔化，并通過氣流旋轉(zhuǎn)噴涂到部件上。液體顆粒在與表面接觸時(shí)突然凝固并出現(xiàn)分層，從而產(chǎn)生涂層。通過基于粉末的大氣熱噴涂，幾乎可以對所有材料進(jìn)行加工。該層光譜范圍從熱塑性塑料、金屬和碳化物，到陶瓷層。鐵基涂料具有所需的摩擦學(xué)性能，可作為線材或粉末使用。 線電弧噴涂，等離子體轉(zhuǎn)移電弧(PTWA)和旋轉(zhuǎn)單線(RSW)是電線涂層工藝的實(shí)例。

基于粉末的大氣等離子噴涂涂層除了金屬以外，還提供了陶瓷材料噴涂的選擇。低合金碳鋼主要用于燃?xì)夂筒裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行表面的涂層。該涂層是不均勻的，不僅由熔融和凝固的顆粒組成。在涂層內(nèi)部，氧化物和碳化物以及孔洞堆積，使其頻率在1%到4%之間，這取決于工藝參數(shù)和工藝的選擇。這些孔在珩磨后用作潤滑劑儲(chǔ)存器并將潤滑劑固定到指定位置。故此，使活塞環(huán)/活塞與氣缸壁之間的摩擦力降到最低，從而減少了油耗，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

實(shí)現(xiàn)一秒內(nèi)測量涂層厚度

仍未加工的熱噴涂涂層的厚度必須遵循狹窄的允許范圍。任何偏離指定公差的情況都可能導(dǎo)致后續(xù)加工過程中珩磨工具的后續(xù)再加工和銷毀。

在工藝早期測量涂層厚度，可以省去增值鏈中的任何后續(xù)處理步驟，例如涂層厚度過低。對于粗糙的噴涂表面，傳統(tǒng)涂層厚度測量儀器具有低重復(fù)精度，因此不適合質(zhì)量保證。通過顯微照片進(jìn)行隨機(jī)檢查是非常耗時(shí)的，并且不允許對涂層工藝進(jìn)行無縫且無損的檢查。相反，Winterthur公司的新設(shè)備(CoatMaster)可通過加寬測量表面到1-3毫米的直徑來測量平均的涂層厚度。結(jié)果顯示，即使在高粗糙度下，也實(shí)現(xiàn)了1至2%的高重復(fù)精度，測量時(shí)間也少于一秒。因此，在批量生產(chǎn)中也可以測試每個(gè)孔的多個(gè)測量點(diǎn)。

該測量儀器基于熱涂層測試的程序設(shè)計(jì)的。該裝置的光源將噴涂的涂層表面加熱幾毫秒到幾攝氏度。它通過光學(xué)元件和紅外傳感器確定表面溫度的時(shí)間順序。

圖 2 為了測量涂層厚度，把測量光學(xué)元件插入到氣缸孔中(上孔切開)，因此，可以在圓周和缸內(nèi)深度的任何位置可靠測量出涂層厚度。

該設(shè)備所使用的光源技術(shù)參數(shù)與照相閃光燈管相當(dāng)，并且不會(huì)對人體或環(huán)境造成任何危害。每個(gè)測量過程分析超過100,000個(gè)溫度讀數(shù)，然后確定涂層厚度?？梢栽诰嚯x最遠(yuǎn)1米的可調(diào)節(jié)測量表面2至50毫米的情況下進(jìn)行測量。單次測量的誤差通常低于1%。涂層厚度可以高達(dá)2 Hz的頻率進(jìn)行記錄。通過一個(gè)旋在設(shè)備上的光學(xué)測量探頭(圖2)，在整個(gè)氣缸工作表面上的固定網(wǎng)格中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄測量位置。 “CoatMaster可以直接在工藝過程中以非破壞性方式對熱噴涂涂層進(jìn)行精確，快速的涂層厚度測量?？梢钥焖贆z測和糾正影響涂層厚度的工藝偏差”，Oerlikon Metco公司的SumeBore運(yùn)行表面涂層技術(shù)負(fù)責(zé)人Peter Ernst博士說道。

表面粗糙度的降低

在最終的珩磨工藝中，需去除噴涂表面上的粗糙結(jié)構(gòu)，因此表面的粗糙度需降低到5微米范圍內(nèi)的平均粗糙度。

圖3 測量點(diǎn)

在圓柱表面的限定位置處的最終涂層厚度測量允許檢查珩磨涂層和精鏜孔的同心度。由于珩磨表面的反射率較高，使用該測量儀器時(shí)，涂層厚度測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差增加2%至4%。在使用剛性軸進(jìn)行珩磨時(shí)通過調(diào)整珩磨工具，可以輕松校正確定不對稱性(圖3)。