基于激光熔覆的船用柴油机气缸套再制造修复研究

发布时间：2020-03-24 11:39

【摘要】：船用柴油机作为船舰动力装备,为船舰安全稳定航行提供保障。气缸套作为船用柴油机关键零部件,工作环境极为恶劣,内表面高爆压、高燃烧温度以及循环变化的高低温,此外,往复式的相对运动带来的磨损也给气缸套的寿命带来影响,且外表面的电化学腐蚀以及穴蚀也是影响气缸套使用可靠性的重要因素。近年来,柴油机强化程度不断提高,由此带来的腐蚀、裂纹等失效形式导致气缸套在远未达到磨损限值的情况下提前报废,造成资源浪费。从技术角度看,激光熔覆技术可以实现气缸套修复,实现气缸套的复用,提高使用效率。本文调查分析了国内外在激光熔覆技术的应用情况,提出了激光熔覆技术的原理,对激光熔覆技术特点及应用优势进行了对比,并对常见的气缸套失效形式进行了分类研究。本研究最终基于激光熔覆颗粒特性、工件特性,确定使用Fe基合金粉末在HT25-47基体上进行熔覆修复,并实现对试样以及工件修复前后的宏观质量、显微硬度等的全面评价,主要研究内容如下:(l)根据文献、实地调查激光熔覆技术在工业中的应用和具体情况,提出使用激光熔覆气缸套技术的可行性,并对其意义进行了分析;(2)通过分析船用柴油机气缸套的失效特征,得到了气缸套内壁和外壁的主要失效形式;(3)研究了激光熔覆关键参数对熔覆层结构的影响,如基体温度,激光功率和扫描速度等。使用试验验证方法,较为适宜的基体预热温度为30℃,功率为2800 W,扫描速度为10 mm/s;(4)以优化后的参数对气缸套进行激光熔覆的修复,可以实现更高的再制造质量。
【图文】：

气缸套,湿式气缸套

船用柴油机气缸套安装时？般嵌入机体，顶部气缸套肩部与机体接触并压实，逡逑活塞组件在气缸套内部做往复运动。气缸套依据其工作环境分为干湿缸套两种，逡逑其中湿式气缸套如图２－１邋（ａ）所示，干式气缸套结构如图２－１邋（ｂ）所示。在使逡逑用中，湿式气缸套的拆卸比较方便，制造与更换都相对更简单，拥有更好的散热逡逑条件。而干式气缸套由于更接近整体气缸体，因此刚度和强度都相对较好，但散逡逑热比较差且拆卸不便。对比两类气缸套而言，湿式气缸套在使用中更为便捷且散逡逑热性能好，因此使用相对更为广泛［２１］。逡逑密ａｓ圈逡逑ｉｎ邋■逦ｐｅｒ逦；逦＾逡逑＼逦Ｉ逦Ｉ逦门逦Ｉ逦－邋ｒ＊逡逑（＼逦、机体逦机体逡逑！逦Ｉ逡逑水控逦ｊ逦？水控逡逑－！邋Ｉ逦Ｉ逡逑］ｊ逦ｊ逦ｆ逦＞逡逑＼ｉ邋Ｉ邋）邋ｉ逦ｊ逡逑Ｉ邋ｉ邋ｒ逦＾邋ｉ邋ｎ逡逑——：Ｊ逦＾——：——逡逑（ａ）湿式气缸套逦（ｂ）干式气缸套逡逑图２－１气缸套结构逡逑气缸套内壁作为柴油机燃烧室，其工作环境为高低温和高低压往复变动，极逡逑为复杂，，中低转速船机每分钟冷热较低最高可达千次，易发磨损。发动机拉缸故逡逑障时，会对气缸套内表面的网纹造成破坏，形成不正常的纵向划痕甚至烧融。气逡逑缸套支撑肩部位也是易发故障的重点关注位置

气缸套,网纹,内壁,形式

山东大学硕士学位论文逦逡逑２．３船用柴油机气缸套的失效特征逡逑船用柴油机工况复杂，工作环境恶劣，气缸套更是受到冷热交替应力的作用，逡逑气缸套外壁与冷却液直接接触，常见水蚀现象。逡逑２．３．］气缸套内壁的磨损形式逡逑气缸套的内壁上，存在内壁表面上部结构，该结构对柴油机燃料室而言，是逡逑最为关键的部位之一。不仅如此，该部位结构还会受到燃气高压强、高温度的直逡逑接影响，还会受到一定的腐蚀影响。与此同时，由于气缸套内壁表面与活塞组不逡逑断的在进行着相对的运动，在相互作用的情况下，气缸套内壁上表面会造成剧烈逡逑的摩擦。综上所述，气缸套内壁不仅仅会受到化学作用的侵蚀，还会遭受物理作逡逑用的影响，综合上述几点，根据不同的磨损因素，对于磨损情况的原因划分为以逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U672

【参考文献】