天納克動力總成正在開發(fā)激光工藝，為未來的大缸徑發(fā)動機(jī)活塞環(huán)提供前所未有的耐磨性。

作為領(lǐng)先的 LBE 活塞環(huán)供應(yīng)商之一，天納克動力總成不斷改進(jìn)這些部件的功能表面。

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2019年12月3日，上海…… 天納克 （紐交所股票代碼: TEN） 動力總成事業(yè)部正在研發(fā)的激光工藝能夠為未來的大缸徑發(fā)動機(jī) (LBE) 活塞環(huán)提供前所未有的耐磨性。這項技術(shù)為電鍍涂層提供了環(huán)保、長期的替代方案，同時也是天納克動力總成在持續(xù)研究全新表面處理技術(shù)時誕生的最新成果，用以應(yīng)對海洋和工業(yè)領(lǐng)域未來發(fā)動機(jī)和燃油發(fā)展的挑戰(zhàn)。天納克動力總成的DAROS®、Rotocap®、 GOETZE® 大缸徑活塞環(huán)和工業(yè)密封環(huán)等在海事領(lǐng)域的創(chuàng)新產(chǎn)品與技術(shù)成果悉數(shù)亮相中國國際海事展會N3 廳C3Z展位，為海事業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型保駕護(hù)航。

減少運(yùn)營成本以及節(jié)能減排的市場趨勢正催生未來二沖程和四沖程發(fā)動機(jī)的設(shè)計變革，這也導(dǎo)致活塞環(huán)面臨更高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。與此同時，在減少摩擦、降低油耗，延長大修間隔等需求的驅(qū)動下，預(yù)計活塞環(huán)壽命為 24,000 小時或者更長時間。

2020 年起， “限硫令” 將在全球范圍內(nèi)實行，燃?xì)夂碗p燃料發(fā)動機(jī)市場份額也將加大，這為活塞環(huán)和缸套帶來更多的摩擦學(xué)挑戰(zhàn)。因此，高尺寸穩(wěn)定性的混合材料以及低摩擦系數(shù)、高耐磨性和低活塞環(huán)及氣缸磨損率的涂層對于應(yīng)對上述挑戰(zhàn)而言至關(guān)重要。

“天納克動力總成著眼于全球海洋市場的新興趨勢，致力于先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)?！碧旒{克動力總成大缸徑發(fā)動機(jī)活塞環(huán)部門總監(jiān)兼總經(jīng)理 Peter Arndt 表示，“激光表面強(qiáng)化的新工藝帶來了更多的可能性，它可以廣泛應(yīng)用于包括灰鑄鐵和球墨鑄鐵等各類基礎(chǔ)材料。”

天納克動力總成正在研發(fā)多種激光工藝，包括激光結(jié)構(gòu)化、激光再熔化、激光合金化和激光沉積焊接。激光沉積焊接已經(jīng)廣泛用作涂層工藝來代替硬鉻層，使用鎳基和鈷基合金來代替分散的硬材料。然而，未來為滿足活塞環(huán)表面的需求仍需要新的涂層材料，即與硬質(zhì)相和碳化物形成元素合金化的鐵基和鎳基材料。

激光再熔化可以顯著改變灰鑄鐵材料的表面性質(zhì)，從而極大提高其耐磨性。高能量激光熔化鐵，而鐵通過激光焦點的移動自發(fā)淬火，產(chǎn)生白色固化的萊氏體材料結(jié)構(gòu)中包含硬度約為 800 HV的 Fe3C。Fe3C 硬質(zhì)相的尺寸和分布可以通過激光能量注入而靈活調(diào)節(jié)，激光再熔化和激光沉積焊接在基材和功能涂層材料之間可以產(chǎn)生冶金結(jié)合。

基于豐富經(jīng)驗的積累

天納克動力總成此前已為大缸徑發(fā)動機(jī)活塞環(huán)開發(fā)了諸多成功的創(chuàng)新表面處理技術(shù)，而激光工藝將成為最新的創(chuàng)新表面處理工藝。

電鍍硬鉻涂層，如鉻陶瓷涂層（CKS ®），含有高達(dá) 10% 的嵌入 2-5μm 氧化鋁顆粒，能夠顯著提高活塞環(huán)的端面耐磨性和耐刮性，與此同時，熱噴涂技術(shù)可以產(chǎn)生更高的硬質(zhì)相含量(體積比高達(dá) 60%) 。相較于CKS®而言， GOETZE ®金剛石涂層（GDC ®）更為耐磨，天納克動力總成的新型 GDC®60 涂層在發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下顯示出極低的摩擦系數(shù)，展現(xiàn)出超高耐磨性與低氣缸磨損。

CrN 涂層或 CrON涂層 的 PVD (物理氣相沉積)硬涂層在高熱負(fù)載下呈現(xiàn)高耐磨性和高耐刮：涂層厚度被應(yīng)用工藝限制在 50μm 以下，而新的激光再熔化方法可使涂層厚度達(dá)到 1mm ，從而延長了活塞環(huán)的使用壽命。

“迄今為止，對帶有激光再熔化端面的大缸徑發(fā)動機(jī)活塞環(huán)進(jìn)行的初始測試均呈現(xiàn)出非常良好的結(jié)果?！盇rndt 表示，“這種用于端面表面強(qiáng)化的解決方案，可以在一側(cè)或兩側(cè)與所有現(xiàn)有的普通工作面涂層相結(jié)合，以提供高負(fù)載阻力和較長的使用壽命?！?/span>

使用活塞環(huán)端面激光再熔化的預(yù)系列生產(chǎn)已于 2018 年開始進(jìn)行，并在運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)上進(jìn)行了長期測試。此外，活塞環(huán)工作表面激光沉積焊接材料的開發(fā)目前正在進(jìn)行中，預(yù)計將于 2020 年進(jìn)行第一次發(fā)動機(jī)測試。