论文总字数：19490字

摘 要

排气阀座作为柴油机的重要零件，与船舶运行的性能和安全息息相关。对柴油机排气阀座涂层的研究可以提高柴油机在日常运行中的安全性与使用性能并且能够提高使用寿命，使其能够更好地为人类社会创造价值。

本文主要研究大发柴油机排气阀座防腐耐磨涂层的设计，探讨了柴油机排气阀座的主要失效机理，并对柴油机排气阀座的制造方法以及表面技术进行设计。本文主要通过对大发柴油机排气阀座的技术要求进行分析，制定了排气阀座制造方法，为了提高排气阀座的防腐耐磨性能，设计了具体的表面涂层技术。

研究表明，柴油机排气阀座的主要失效形式为磨损和腐蚀；在排气阀座工作锥面上等离子堆焊钴铬钨合金(司太立6#合金)，采用车削加工的方式使其厚度与精度达到技术要求，并对排气阀座内孔表面采用超音速火焰喷涂NiCrMo 高温耐腐蚀材料（Inconel625）粉末的涂层方式，能有效提高排气阀座的使用性能与寿命。

关键字：排气阀座；表面涂层；等离子弧堆焊；超音速火焰喷涂

Abstract

As an important part of diesel engine, exhaust valve seat is closely related to the performance and safety of ship operation. Therefore, the application of surface technology in the manufacture of marine diesel engine exhaust valve seat can improve the performance and safety of marine diesel engine, and make it better create value for human and society.

This paper mainly studies the design of anti-corrosion and wear-resistant coating for the exhaust valve seat of Dafa diesel engine, discusses the main failure mechanism of the exhaust valve seat of diesel engine, and designs the manufacturing method and surface technology of the exhaust valve seat of diesel engine. In this paper, through the analysis of the technical requirements of the exhaust valve seat of Dafa diesel engine, the manufacturing process of the exhaust valve seat is established, and in order to improve the corrosion and wear resistance of the exhaust valve seat, the specific surface coating technology is designed.

The results show that the main failure mode of diesel engine exhaust valve seat is wear and corrosion; the plasma surfacing of Stellite 6 # alloy on the working cone of exhaust valve seat makes its thickness and accuracy meet the technical requirements by turning, and the inner diameter surface of exhaust valve seat is coated with Inconel625 powder by supersonic flame spraying, which can effectively improve the service performance and corrosion life of exhaust valve seat.

Key words: exhaust valve seat; coating technology; plasma arc surfacing; supersonic flame spraying

目录

第一章 绪论 1

1．1 研究目的及意义 1

1.2国内外研究现状概述 1

1.2.1国外研究现状概述 1

1.2.2国内研究现状概述 2

1.3主要研究内容 3

1.4 小结 3

第二章 排气阀座失效机理分析 4

2.1排气阀座结构 4

2.2 柴油机排气阀座常用材料 4

2.3排气阀座失效机理分析 5

2.4涂层工件的失效机理分析 6

2.5本章小结 6

第三章 船舶柴油机排气阀座制造工艺制定 7

3.1 排气阀座技术要求 7

3.1.1尺寸精度 8

3.1.2位置精度 8

3.1.3表面粗糙度 8

3.2 排气阀座主体制造 9

3.2.1基准的选择 9

3.2.2排气阀座制造工艺路线 9

3.3 本章小结 10

第四章 排气阀座防腐耐磨涂层设计 11

4.1排气阀座喷涂成品技术要求 11

4.2排气阀座内孔表面涂层设计 11

4.2.1内孔表面涂层方式选择 11

4.2.2孔内表面涂层的选择 13

4.3阀座工作锥面的设计 13

4.3.1工作锥面涂层方法的选择 13

4.3.2工作锥面涂层材料的选择 14

4.4 本章小结 14

第五章 排气阀座涂层制备工艺的制定 15

5.1阀座工作锥面的制备工艺 15

5.1.1工作锥面表面预处理 15

5.1.2预热处理 15

5.1.3工作锥面焊接参数 15

5.2阀座内孔表面涂层制备工艺的制定 17

5.2.1内孔表面预处理 17

5.2.2内孔表面涂层制备工艺参数 17

5.3 本章小结 18

第六章 排气阀座涂层加工方法及参数的选择 19

6.1工作锥面堆焊层半精加工 19

6.2工作锥面堆焊层精加工 19

6.3本章小结 20

第七章 结论 21

参考文献 22

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

磨损和腐蚀是零件失效的两种主要方式。根据相关统计，超过50％的机械部件故障是由于磨损和腐蚀造成的。据统计，目前约三分之一的世界能源最终被消耗或克服了某种形式的摩擦，每年消耗30亿吨石油能源。可以看出，机械设备的摩擦和磨损已造成巨大的经济损失和能源消耗，造成了严重的环境污染，而提高机械零件的耐磨性和延长设备寿命可能不仅仅是主要的危害。通过节省材料和能源，经济利益促进了资源节约型和环境友好型社会^［1］。

随着社会的发展和生产率的不断提高，近年来人们对柴油机性能的要求越来越高。排气阀座是柴油发动机的关键操作部件之一，它在日益严酷的环境中使用，可以长期承受各种负载，例如高温，高压，废气腐蚀，应力变化和频繁震动。操作可靠性。随着船用柴油机的各种技术特性的改善和石油资源的增加，在船用柴油机中使用廉价的重油已变得司空见惯，进一步恶化了使用气阀的环境。性提出了更高的要求。排气阀座的防腐性与耐磨性的研究越来越值得人们关注。

由于腐蚀和磨损主要发生在材料表面，因此提高材料表面的耐腐蚀性，耐高温性和耐磨性不仅是延长零件使用寿命的有效方法，而且对降低零件的成本，提高使用寿命也起着积极的作用。目前，在设备的制造和再制造中，为了改善零件的表面性能，各种表面技术已被广泛使用。近年来通过实践证明了通过在材料表面进行涂层制备的排气阀座的防腐蚀耐磨涂层的设计过程，是提高其性能的重要方法之一。

作为用于高温用途的合金材料，柴油机排气阀不仅必须具有足够的高温强度，而且还必须具有良好的耐高温性。为了同时满足这两个条件，实际上很难满足阀座材料本身的要求，因此在大多数情况下我们需要保护层。目前，根据涂层和基体之间的相互膨胀程度，高温涂层系统可分为三类：扩散涂层，覆盖涂层和热障涂层。涂层的制备技术是决定涂层性能的重要因素之一。主要的制备技术包括等离子喷涂和表面处理，HVOF，PVD，CVD和激光熔覆。

1.2国内外研究现状概述

1.2.1国外研究现状概述

国外学者发现，碳质材料颗粒增强的铝喷涂火焰喷涂是激光熔覆技术的有效选择，未来将为进一步开发创新技术做出进一步的实验，以实现汽车零部件的高强度、耐磨性、良好的导热系数和低密度。

Mahfoudh Cerdoun^［3］等人研究了颗粒温度对高速氧燃料(HVOF)热喷涂WC-12Co涂层孔隙率、腐蚀和磨损行为的影响，粒子的温度是用喷雾观察诊断系统测量的。用扫描电子显微镜(SEM)、图像分析和x射线衍射(XRD)对粉末和涂层进行了检测。通过电位-动态极化试验，对腐蚀电位和腐蚀电流密度进行了评价。结果表明，涂层表面的热流对孔隙率有一定的影响。此外，较高的颗粒温度可以获得更多的非晶相，最终获得更高的耐腐蚀性。

Archana Shriram Hajare^［4］等人研究了高压喷涂的碳化钨和碳化铬涂层。使用扫描电子显微镜，图像分析仪，X射线衍射仪，能量色散光谱仪和针轮磨损测试仪对两种具有相同粘合剂比的涂层进行机械和结构表征。结果表明，在不同的载荷和室温下，碳化钨涂层的磨损率显着低于碳化铬涂层，而导热率和孔隙率对涂层的磨损率有显着影响。

1.2.2国内研究现状概述

根据涂层技术的保护途径和发展过程，可分为扩散涂层，覆盖涂层和热障涂层三种类型。排气阀座通常喷有火焰或等离子熔体，以实现工件的耐腐蚀和耐磨性。目前，国内生产中主要使用氧乙炔火焰喷涂和等离子弧喷涂工艺作为合金涂层工艺。

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