（一種可快速且無(wú)損測量熱噴涂涂層厚度的新型技術(shù)，實(shí)現在工藝早期控制及早發(fā)現偏差并進(jìn)行糾正。）
當把氣缸發(fā)動(dòng)機曲軸箱內的8個(gè)傳統灰鑄鐵鑲件換成熱熔噴涂鐵基涂層后，對氣缸孔區域內鋁鑄件的孔隙率和力學(xué)性能要求非常高。
實(shí)際生產(chǎn)過(guò)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)量必須進(jìn)行測試。必須根據零件數量、應用程序和關(guān)鍵質(zhì)量參數進(jìn)行100%的測試。精鏜的目的是在最終加工后根據所需的涂層厚度將孔對準曲軸軸線(xiàn)以及擴大孔隙。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(guò)程之前需要將孔設定在適當位置。
圖一 把氣缸發(fā)動(dòng)機曲軸箱內的8個(gè)傳統灰鑄鐵鑲件換成熱熔噴涂鐵基涂層后，對氣缸孔區域內鋁鑄件的孔隙率和力學(xué)性能要求非常高。
粗化圓柱表面的目的是產(chǎn)生所需的涂層附著(zhù)力。該步驟可通過(guò)噴砂剛玉，高壓或脈沖低壓流體噴射或通過(guò)純機械加工來(lái)完成。 用于使待涂層表面粗化能在單獨的設備中進(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)行曲軸箱的機械粗化。因此，可在沒(méi)有偏移的情況下引入粗化輪廓。接著(zhù)使用光學(xué)圖像識別技術(shù)來(lái)檢測表面缺陷并對其再加工進(jìn)行分類(lèi)。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，主要是剝離相和擴張的孔。
圖二 為了測量涂層厚度，把測量光學(xué)元件插入到氣缸孔中(上孔開(kāi)口)，因此，可以在圓周和缸內深度的任何位置可靠測量出涂層厚度。
當機械粗化時(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系統進(jìn)行檢測。
熱噴涂工藝的特征在于涂層材料通過(guò)熱源（例如等離子火焰）熔化，并通過(guò)氣流旋轉噴涂到部件上。液體顆粒在與表面接觸時(shí)突然凝固并出現分層，從而產(chǎn)生涂層。通過(guò)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(xiàn)材或粉末使用。 線(xiàn)電弧噴涂，等離子體轉移電?。?/span>PTWA）和旋轉單線(xiàn)（RSW）是電線(xiàn)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氣和柴油發(fā)動(dòng)機運行表面的涂層。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，這取決于工藝參數和工藝的選擇。這些孔在珩磨后用作潤滑劑儲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)機的使用壽命。
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致后續加工過(guò)程中珩磨工具的后續再加工和銷(xiāo)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處理步驟，例如涂層厚度過(guò)低。對于粗糙的噴涂表面，傳統涂層厚度測量?jì)x器具有低重復精度，因此不適合質(zhì)量保證。通過(guò)顯微照片進(jìn)行隨機檢查是非常耗時(shí)的，并且不允許對涂層工藝進(jìn)行無(wú)縫且無(wú)損的檢查。相反，Winterthur公司的設備CoatMaster可測量表面1-3毫米的直徑的區域得出涂層厚度。結果顯示，即使在高粗糙度下，也實(shí)現了1至2％的高重復精度，測量時(shí)間少于一秒。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?jì)x器基于熱涂層測試的工藝設計的。該裝置的光源將噴涂的涂層表面加熱幾毫秒到幾攝氏度。它基于光熱法及涂層與基材導熱率差異測出熱噴涂層的膜厚。
圖三 相對的點(diǎn)（a，b）處從底部到頂部測量油缸工作表面內的涂層厚度。
測量點(diǎn)1-15為曲軸箱1，測量點(diǎn)16-30為曲軸箱2
該設備所使用的光源類(lèi)似照相機的閃光燈，并且不會(huì )對人體或環(huán)境造成任何危害。每個(gè)測量過(guò)程分析超過(guò)100,000個(gè)溫度讀數，然后確定涂層厚度?？梢栽诰嚯x最遠1米的距離測量，可測量表面2至50毫米直徑的區域。單次測量的誤差通常低于1％。涂層厚度可以高達2 Hz的頻率進(jìn)行記錄。通過(guò)光學(xué)測量探頭（圖2），自動(dòng)測量整個(gè)氣缸工作表面分布的各測量點(diǎn)，自動(dòng)記錄測量厚度。 Oerlikon Metco公司的SumeBore運行表面涂層技術(shù)負責人Peter Ernst博士說(shuō)道。“CoatMaster可以直接在工藝過(guò)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”，
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構，因此表面的粗糙度需降低到5微米范圍內的平均粗糙度。
Prof. Dr. Nils A. Reinke, CEO
Winterthur Instruments AG, Winterthur, Tel. +41 52511 8730,
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