PTWA 工藝
其中一個較早的方案是在鋁合金缸體的缸筒上加鑄鐵缸套?？偟膩碚f，這一方案比較容易使生產(chǎn)概念化，而且相比 Nikasil®, Lokasil®等缸筒解決方案它比較經(jīng)濟，在當時這一方案比較可行。灰鑄鐵缸套（GCI）的其中一大缺點在于缸套與缸體之間的封裝與其重量?；诣T鐵缸套（GCI）相比鋁合金還有一個顯著的缺點在于其熱力學特征。這不僅體現(xiàn)在其熱傳導性上，還表現(xiàn)在物理特征妨礙了其維持最佳燃燒所需要的活塞效率和內(nèi)徑溫度。
根據(jù)嵌入類型還可能進一步造成缸套與缸體材料之間的接合不理想，并在缸套與缸體之間形成絕緣點。根據(jù)這些不理想接合點的位置分布，可能使發(fā)動機生產(chǎn)的擊倒抗性產(chǎn)生重大改變。
如今，熱噴涂缸筒應用技術的開發(fā)使汽車制造商能夠在缸筒內(nèi)涂上一層耐磨涂層，替代傳統(tǒng)的鑄鐵缸套。柯馬可為客戶提供一套融合創(chuàng)新的等離子高速熔焊(PTWA)熱噴涂系統(tǒng)。PTWA 工藝采用高速離子化熔焊技術，使鋼粒子在鋁合金缸筒上形成一層涂層。噴涂了涂層后的鋁合金缸體依舊是一體式缸體，不再因嵌入一個灰鑄鐵（GCI）缸套而需要忍受缸筒變形問題，也不再具有灰鑄鐵缸套所有的熱力學缺點。
用等離子熱噴涂缸筒取代灰鑄鐵缸套，不僅減少了發(fā)動機的總體重量，而且增加了其耐磨性并降低了能耗。
熱能改進：缸孔溫度降低
目前已有不少報道說明熱噴涂涂層缸套比鑄鐵缸套具有更多的優(yōu)勢。在發(fā)動機質量上，根據(jù)缸體的幾何構造并綜合改善后的耐久性，熱噴涂涂層缸套可以為每個缸筒降低 454g 的質量。熱噴涂技術還可以增強制造的靈活性，因為一臺設備可以為不同長度和直徑的缸筒實施噴涂。更重要的是，熱噴涂涂層改善了熱力學特性、散熱性、機械效率，并可以提高整體的燃油效率。
工藝配置
成功運用熱噴涂涂層方案的一個關鍵是工藝配置。就靈活性和優(yōu)化整合方面，Greenfield 現(xiàn)場的運用優(yōu)勢顯著，而根據(jù)噴涂工序所處的位置，也存在生產(chǎn)制造出現(xiàn)受限的情況（Brownfiled 現(xiàn)場）。如果Brownfiled 現(xiàn)場的一家制造商企圖盡量減少新設備的投入，例如只想增加一臺熱噴涂設備，則典型的應用應該是將該設備盡量置于工藝上游，但這一做法
對成本投資和發(fā)動機性能影響顯著。因此，汽車制造商需要仔細權衡其生產(chǎn)目標，將簡化處理、發(fā)動機性能和整體投資按照相對重要性排列出優(yōu)先次序，然后選出最佳的解決方案。
很明顯，這里的“最佳”解決方案是優(yōu)化生產(chǎn)次序并將新增工序完美融入當前工藝的設計。雖然存在多個選擇項，但柯馬建議的目前方案是精密鏜孔結合表面處理、噴涂，然后粗糙打磨缸筒加工。處理基材表面處理基材表面，使缸筒內(nèi)壁無任何涂層，是成功進行熱噴涂處理的第一個關鍵工序。
目前普遍使用的表面處理技術有很多，在粘結強度、噴涂難易以及成本方面區(qū)別也很明顯，使用最普遍的有噴砂、水刀和機械粗加工。早期的發(fā)動機制造商采用的是噴砂處理，柯馬認為這種處理方法有太多的內(nèi)在問題需要考慮。最顯著的問題是噴砂需要不斷地清洗與烘干。
而更多的汽車制造商避免使用噴砂是由于這種處理方法會對發(fā)動機產(chǎn)生污染，而在熱噴涂加工看來，即使工藝過程中產(chǎn)生極細的粉末也會影響噴涂涂層的粘結度。相比之下，高壓水刀打磨不使用粗砂或打磨材料，而采用液體射流沖刷基材表面。這種加工方法的優(yōu)點是打磨表面只需烘干，無需清洗。
如果選擇液體打磨的方案，則評估基材質量和孔隙率非常關鍵，特別是基材是否屬于高壓鑄造（HPDC）。這一工藝會明顯改變缸筒內(nèi)徑，因為工藝過程中需要安裝監(jiān)控并引入機械臂控制以保涂層粘結度，然而統(tǒng)計過程控制(SPC)中難以測量基材表面各種系數(shù)，又使其難于很好地監(jiān)控工件， 一旦得知并計算出這些系數(shù)，整個工藝往往能變得穩(wěn)定而具有很好的可重復性。
另外，加工后的表面粗糙度相值相對較低，大約十幾微米，這意味著基材表面已經(jīng)相當平滑，因此也可以通過降低噴涂涂層的表面粗糙度值改善涂層工藝。這一工藝可能產(chǎn)生的問題是，一旦結合高壓鑄鐵就會產(chǎn)生本質上的收縮，因而這種工藝實際上使各種缺陷更顯著化，包括加深已有孔隙或加劇收縮。加之與鑄造缺陷相互作用，可能使缺陷擴大。
噴砂處理和水刀打磨的一個替代方法是機械表面精鏜加工處理（機械粗加工）。
根據(jù)所使用的工具工藝，打磨可以通過切割打碎基材原有表面、切割鍛造螺紋牙形使之形成方槽，或通過不規(guī)則鍛造產(chǎn)生同心凹槽來完成。另一個選擇是只采用簡單螺紋牙形，用燕尾切割直接切削基材表面，如果使用設備適當，這一過程可以輕易監(jiān)控。
相比噴砂處理，機械粗加工的一個優(yōu)點是無污染物并且可重現(xiàn)。而相比水刀打磨，它的關鍵優(yōu)勢在于可以輕易處理孔隙和鑄件完整性上的變化，根據(jù)所用的類型，孔隙可以處理到 1.25mm。機械粗加工更穩(wěn)定且易于實施，因為主要是機械切割，質量控制和測量變得直截了當?？埋R認為，機械粗加工最大的優(yōu)勢在于，能夠執(zhí)行干燥或微量潤滑（MQL）
加工處理，制造商能夠從精鏜加工直接過渡到涂層工藝。這樣就減去了生產(chǎn)線上一個工序，節(jié)約了時間并精簡了整個系統(tǒng)。
另一個優(yōu)勢是能夠保持高粘結強度。要知道，所有的發(fā)動機鏜孔應用都要求持久的粘結強度。根據(jù)這方面的制造參數(shù)，粘結強度往往一般是 35 ～50 MPa，雖然只要高于 20MPa 就足夠。通過在標準鏜車或加工中心中采用機械粗加工，制造商可以用最低程度的加工和投資成本達到最強的表面處理。目前流行的機械粗加工標準要求槽深最低在 0.125mm 左右，以達到粘結強度的最低接受標準。
柯馬公司經(jīng)親自測試發(fā)現(xiàn)，槽深大于槽寬（深度/寬度>1）的機械切割可以產(chǎn)生足夠的粘結強度，多個槽口經(jīng)過塑性變形可以形成一個切口，附著力顯著增強。因此，公司將其 Urane25 高速水平加工中心改裝成為雙通道 MQL 混合單元，并帶有溫度控制功能和節(jié)能特征，可以幫助頂級汽車制造商更方便地展開高性能低成本的熱噴涂加工，優(yōu)化粘結強度同時減少整體能耗和乳化劑消耗。幾大制造商和加工企業(yè)都已開發(fā)出各自的機械粗加工技術，試圖將缸筒涂裝工藝引入當前生產(chǎn)線時盡量做到最小化。
提高生產(chǎn)力
最新的發(fā)動機設計典范是熱噴涂涂層缸筒，不論是設計新生產(chǎn)線還是改裝現(xiàn)有生產(chǎn)線，本質方案都是為了高級輕型鋁合金發(fā)動機的生產(chǎn)。在柯馬，我們綜合了自動化、機械加工、涂裝及測試系統(tǒng)等方面的全球領先設計和專業(yè)集成技術，幫助客戶找到適用于其設備和生產(chǎn)戰(zhàn)略的最佳解決方案。不論什么樣的操作環(huán)境，柯馬都致力于幫助企業(yè)提高生產(chǎn)力并確保產(chǎn)量最大化，這是如今競爭日趨激烈的國際化市場環(huán)境中關鍵的成功因素。
