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表面渗纳米陶瓷的摩托车活塞环

2015-11-30  来源:中国电动车网 阅读次数:0

摩托车活塞环表面渗纳米陶瓷后,环的表面硬度远远超过镀铬和氮化硬度, 加之陶瓷镀层的磨擦系数较小,又有储油减摩作用。室内装机试验的磨损量远远小于铬层和氮化层的磨损量。 活塞环的耐磨性直接影响内燃机的功率、油耗与寿命,提高活塞环的耐磨性一直是活塞环制造行业的重要课题。国 内常用的镀铬环和氮化环的耐磨性虽高于表面未经强化处理的活塞环的耐磨性,但仍难以适应近代内燃机的高功率化、低油耗化、高寿命化的 要求。本公司最近开发生产的表面渗镀纳米陶瓷的活塞环的耐磨性,大大超过了镀铬环和氮化环的耐磨性,该环寿命接近世界先进水平。 下面是我们对JH70的镀铬环、氮化环和表面渗纳米陶瓷的气环和油环装机实验所测得的磨损比较。

1.第一道气环经过三种不同表面处理后装机磨损比较 (1)试验条件和方法:将三种表面处理的气环先后装在同一台JH70主机上,在转速为4000r/min下连续运行,只用 座扇风冷。首先测出各环分别运行100小时的磨损量,以比较不同表层耐磨能力高低,然后只对渗镀纳米陶瓷的气环和油环进行较长时间的装机 强化实验,考核其最大使用寿命。 (2)三种不同表面处理的气环装机运行100小时后的磨损量见表1和图1。

不同表面处理的气环按其耐磨能力大小排列顺序为:陶瓷环>氮化环>镀铬环。在运行100小时 后,以陶瓷环的磨损量为1,则氮化环是陶瓷环的磨损量的1.74倍,镀铬环的磨损量是陶瓷环的7.4倍。 (3)第一道气环表面渗镀纳米陶瓷后,究竟能够运行多长时间? 采用上述同样的试验条件和方法,我们对JH70第一道纳米陶瓷环已装机运行510小时,折合行程20400公里,闭口间 隙由装机前的0.15mm磨大到0.22mm,其磨损量为0.07mm。也就是说该环直径方向单边只磨损了0.01mm。将已运行510小时的环拆下来检查发现, 除在外圆面1/2的高度上看不到原来的紫色镀层外,在靠近两端面的外圆环带上仍清楚可见原来的镀层;虽然陶瓷镀层很簿,但有一定深度的 具有很高硬度的扩散层,所以即使外圆面完全看不到紫色镀层,只要末将扩散深度磨掉,仍有很高的耐磨能力。按照一般气环的工作间隙磨到 0.90—1.00mm时,该环基本失效。我们在实验中陶瓷环经510小时运行后的工作间隙为0.22mm,距失效状态还允许磨大0.68—0.78mm,按照该环 前期磨损速率(见图2),该环在100—510小时之间还在稳定磨损阶段,尚未进入急剧磨损期,考虑后期磨损速率可能加快,预计该环总计运行时 间最小可达1500小时,最小行程可达50000一60000公里。这和国产一般摩托车环运行10000公里左右相比,确实是一个飞跃。

2.油环镀铬刮片及陶瓷镀膜刮片装机磨损比较 (1)采用与气环相同的实验条件和方法,将JH70的镀铬刮片和陶瓷镀膜刮片分别运行loo小时后,测出其磨损量如表 2和图3所示:

在l00小时的运行期间,铬层的磨损量是陶瓷镀膜磨损量的20倍。由于陶瓷镀膜并不是永不磨损,为了查清这种纳米 级表层和一定扩散深度究竟能够运行时间,我们又对纳米陶瓷刮片进行了比较长时间的装机实验。

(2)用与气环相同实验条件与方法,将JH70陶瓷刮片装机运行752小时的磨损量如表3和图4所试验转速为4000— 4500r/min,在752小时运行期间折合行程30000公里左右,远超过国产摩托车油环的使用寿命。

JH70油环(陶瓷刮片)装机运行752小时磨损量 3.纳米陶瓷的耐磨机理 (1)纳米陶瓷镀膜是多种金属和非金属组成的复合化合物。表面硬度高达HV2500左右,远远超过镀铬和氮化硬度, 虽其表面只有纳米级厚度,但有一定扩散深度,在这深度内,有很高硬度和耐磨能力。 (2)纳米陶瓷镀层的摩擦系数比铬层和氮化层小,摩擦力小。 (3)表层的微孔结构具有贮油、减磨作用。 由于陶瓷镀层具有以上特点,故对与之配副的缸套磨损也比较小。例如:与之配副的硼铸铁新缸套,经l07小时初期 三者磨合后,缸套磨大o‘o06mm。铬环在同样条件下,则使缸套磨大0.008mm。比陶瓷环对缸套的磨损大1.30倍。我们曾用陶瓷油环刮片和气环 在JH70的新缸套中运行382小时缸径由Ф47.013mm磨到Ф47.030mm,只磨大了0.017mm。这说明该环对缸套磨损很小。 活塞环表面渗纳米陶瓷层是当前新技术,本公司已对多种机型的活塞环进行这种处理,并已投入市场,给广大用户 带来十分满意效果。在运行环境并不算好的条件下,一般寿命均在2万公里以上。


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