表面技术在内燃机气缸套的应用与特点

内燃机气缸套是内燃机关键零件之一,其内表面耐磨性对其寿命起决定性作用。该文阐述了内燃机气缸套内表面耐磨机理,论述了内燃机气缸套内表面强化处理工艺:等离子淬火、YAG激光表面处理、辉光离子氮化、挤渗Si C、松孔镀铬和喷钼合金表面处理的原理、应用及特点,为内燃机气缸套表面强化处理工艺选择提供技术理论依据,对指导生产实践具有显著应用价值。     

激光技术在发动机气缸套加工中的应用

通过对激光热处理、熔覆技术在发动机气缸套加工中的应用进行研究,探讨了提高气缸套耐磨、耐蚀、耐热性能和寿合的新技术方法。     

激光淬火提高气缸套的耐磨性

介绍了激光淬火提高气缸套耐磨性的国内外研究及应用动态、技术难点、强化机理、激光处理工艺及淬火方式 ,讨论了激光淬火轨迹和表面预处理对强化效果的影响 ,总结并分析了不同气缸套及缸体的强化效果 结果表明 :在优化的工艺条件下 ,不仅激光淬火缸体延长了寿命 ,而且与之匹配的非激光处理活塞环的耐磨性也提高 50 %左右 ,缸套与缸体的寿命提高 2～ 3倍     

激光淬火提高气缸套的耐磨性

介绍了激光淬火提高气缸套耐磨性的国内外研究及应用动态、技术难点、强化机理、激光处理工艺及淬火方式，讨论了激光淬火轨迹和表面预处理对强化效果的影响，总结并分析了不同气缸套及缸体的强化效果。结果表明：在优化的工艺条件下，不仅激光淬火缸体延长了寿命，而且与之匹配的非激光处理活塞环的耐磨性也提高50％左右，缸套与缸体的寿命提高2－3倍。     

脉冲激光加工氮化硅陶瓷表面形貌影响

脉冲激光加工作为一种高材料去除率的非接触加工技术,相较于传统机械加工技术,在陶瓷复杂结构的制备方面有广泛的选择性.利用不同规格参数的脉冲激光在氮化硅表面加工出沟槽结构,并通过三维超大景深显微系统观察烧蚀后的表面形貌,以此阐述脉冲激光单项参数对于氮化硅陶瓷加工表面的作用.结果表明,激光功率的改变对于氮化硅陶瓷加工表面有着显著的影响,伴随激光功率的提升,其作用于材料的深度越大.当激光功率提升至35W时,激光作用深度最高涨幅达181.3%.激光扫描速率的减慢对于沟槽表面质量提高同样具有积极作用,表面形貌会随着激光扫描速率的减慢而有所改善.     

纳秒激光制备钛表面纹理结构及其润湿性研究

激光加工技术可在材料表面形成多种纹理结构,为了研究激光加工所得不同纹理结构对材料润湿性的影响,通过纳秒激光加工技术在金属钛表面分别加工直线、网格和点阵的表面纹理结构。采用扫描电子显微镜、接触角测量仪、粗糙度分析仪和X射线光电子能谱分别对激光加工后的钛表面进行表面形貌、接触角、粗糙度与化学成分的表征与分析。结果表明:初经激光纹理加工后试样表面的粗糙度较激光加工前均显著提高,但此时3种纹理结构试样表面接触角均小于90°;随着时间的推移,被加工材料表面化学成分的改变带来了材料表面自由能的变化,进而使被加工表面接触角总体呈现上升趋势;待试样表面化学成分稳定后接触角也基本保持不变,并且对于每种纹理结构而言,其接触角随粗糙度的增加而升高。直线、网格和点阵纹理结构试样表面接触角最终可达157.2°,153.1°和134.6°,从而实现了钛表面润湿性由亲水性向疏水性的转变。     

灰铸铁激光重熔的正交设计

报道了千瓦级NdYAG脉冲激光表面重熔的工艺参数探索中采用正交实验设计的方法,可以迅速有效地获得最佳激光加工工艺参数,为激光加工技术在工业生产中的应用提供了一个有效的方法.     

Al2O3陶瓷的激光辅助磨削机理

针对氧化铝陶瓷难加工、加工表面质量差等问题,进行了激光辅助热磨削加工的研究.根据氧化铝陶瓷的热物理性能参数,分析了激光辅助磨削热加工机理,搭建激光辅助磨削加工实验系统,进行激光辅助磨削与常规磨削加工实验.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦分析加工后的工件表面.结果表明:采用激光辅助磨削加工氧化铝陶瓷可改变材料的去除方式,使陶瓷的脆性去除变为塑性去除;与常规磨削加工相比,加工表面形貌脆性断裂减少,表面粗糙度值更低,表面质量更好,砂轮使用寿命延长.     

提高活塞环耐磨性的激光强化新技术

从多方面论述了提高发动机活塞环耐磨性的激光强化新技术,分别讨论了活塞环的激光淬火、气缸套内壁激光淬火,以及气缸套激光毛化对活塞环耐磨性的影响．结果表明,各自单独处理则都可提高活塞环寿命１倍以上．采用激光造形,则不仅可提高活塞环的使用寿命１倍, 而且降低机油消耗量 ３０％～ ６０％,降低 ＨＣ排放量 １０％～ ２０％．     

提高活塞环耐磨性的激光强化新技术

从多方面论述了提高发动机活塞环耐磨性的激光强化新技术,分别讨论了活塞环的激光淬火、气缸套内壁激光淬火、以及气缸套激光毛化对活塞环耐磨性的影响。结果表明,各自单独处理则都可提高活塞环寿命1倍以上。采用激光造形,则不仅可提高活塞环的使用寿命1倍,而且降低机油消耗量30％－60％,降低HC排放量10％－20％。     

激光珩磨技术在气缸表面处理中的应用

对工件表面实施激光珩磨 ,形成与润滑磨损性能优化匹配的、连续均匀的 ,并具有一定密度、深度、角度及形状的贮油沟槽、纹路和凹腔 通过有关性能试验 ,验证了激光珩磨不仅显著提高气缸耐磨性 ,延长其寿命 ,而且还大幅度降低内燃机的颗粒排放量、机油耗、燃油耗、催化器污染和活塞环组成本 同时介绍了激光珩磨的主要技术要素 ,对激光珩磨技术的作用机理进行了理论探讨和定性分析     

基于积分法的轴对称拉深成形凸缘区应力、应变数值解

在平面应力、平面应变和等效应变与位置半径反比假设条件下,对轴对称拉深成形凸缘区的应力、应变的解析解进行比较.在平面应力假设条件下,给出了基于直接积分法的凸缘区应力、应变计算流程,简化了参数方程的求解过程,得到了考虑厚度变化的应力应变数值解.理论分析和有限元模拟结果表明,3 种假设条件下的径向应力数值解与有限元模拟结果都相差较小,平面应力假设条件下的应力、应变数值解与有限元仿真结果更接近.采用0.87mm 厚的ST16钢板进行了圆筒形件拉深成形实验,测量了凸缘区的应变,分析表明,平面应力假设条件下得到的应变数值解与实验结果更相符, 有限元仿真结果与实验结果接近且趋势-致.     

Laser Texturing of Rolled Surfaces

To reduce friction and improve clarity of steel surfaces, laser texturing was used to produce known surface roughness profile on rolled surfaces using a Nd:YAG laser. Laser texturing process was analyzed to select the laser parameters. The surface roughness hardness and abrasion resistance were then measured and analyzed. The results show that the surface roughness is harder than the matrix, which fits for the requirements of laser texturing. The surface roughness also has good abrasion resistance. The intensity and distribution of the single pulse are the key points affecting the surface roughness profile.     

内燃机缸套-活塞系统流体润滑模型的研究进展

叙述了内燃机摩擦学研究中流体润滑模型的研究概况,讨论了目前内燃机流体润滑模型研究中较为突出的3个方面：缸套表面激光微造型润滑理论;活塞的二阶运动与缸套一活塞裙部间的流体润滑的耦合分析;活塞裙部型面的形状．最后探讨了这一领域需要进一步研究的问题．     

小波分析用于汽缸内表面珩磨形貌测量的探讨

通过转化发动机缸孔珩磨表面的三维纹理特征,用小波分析法提取表面参数,并用小波变换极大模对三维内表面进行奇异特征的分解和重构,得到所需的形貌参数。实验证明,该方法能比较准确地测量珩磨表面参数,有利于改进工艺。     

LD泵浦Nd:YAG激光毛化轧辊粗糙度的模拟分析

针对CO2激光器和灯泵浦的Nd:YAG激光器毛化技术的不足,利用半导体泵浦Nd:YAG激光器进行轧辊毛化。此装置具有峰值功率较高,光学质量好,使用寿命长,维护成本低等优点。本文利用半导体泵浦Nd:YAG激光器对轧辊毛化试验,分析了泵浦功率、脉冲频率、脉冲宽度、离焦量以及点阵密度等加工参数对毛化坑形貌和表面粗糙度的影响规律,并根据实验结果对表面粗糙度进行数值模拟,最后对模拟结果与实验值进行比较,得出了可以有效使用该模拟方法给出加工参数的调整规律结论。     

锆基非晶合金激光微织构处理及摩擦磨损性能

研发了一种基于纳秒激光表面微织构的功能化表面制备工艺.此工艺将激光表面加工与低温热处理相结合,先使用一定工艺窗口下的激光加工过程实现非晶合金表面微观形貌的织构化,再使用低温热处理过程调控激光织构非晶合金的表面能/表面化学.研究结果表明:激光加工与低温热处理共同作用下制备的非晶合金表面展现出了表面微纳结构与表面化学的改变,从而实现了超亲水向超疏水特性的转变.同时,微摩擦实验结果表明激光织构化超疏水表面可以在润滑介质的帮助下有效提升其抗摩擦磨损性能.     

可实现特殊激光微加工工艺的控制系统

以发动机气缸内表面作为激光微加工对象,基于半导体二极管泵浦YAG激光器的声光调Q技术,研制出可满足特殊激光微加工工艺要求的激光微加工设备控制系统.通过对运动控制卡MC8041A及自制的激光调Q控制卡的软件编程,实现对设备机械运动系统以及激光调Q信号输出的控制.运动控制卡控制各轴伺服电动机运转;激光调Q控制卡接收安装在旋转轴上的高精度增量式旋转编码器的反馈脉冲,对其进行计数、分频后,输出所需激光调Q信号.借助于激光调Q控制卡对激光头旋转运动和激光器单个激光脉冲输出的协调联动控制,形成单脉冲同点间隔多次激光微加工工艺,实现对发动机气缸内表面高效、高质量的微加工.     

离心铸造大型汽缸套凝固过程的数值模拟及实验研究

本文以离心铸造280型柴油机汽缸套为对象进行了数值模拟及实验研究。计算采用了全隐格式的直接差分法,用热焓法处理潜热;在边界处理中考虑了模套外表面的对流换热及铸件内表面的辐射换热。同时,设计制造了一套柔性传动的刷一环测温装置,获得了实测温度场。数值计算结果与实测温度场基本吻合。由计算结果和对铸件本体的解剖可见:离心铸造汽缸套的凝固过程主要取决于传热的综合效应,在不同部位表现出不同程度的双向凝固,不存在明显的同时凝固区域;缩孔产生于临界固相率曲线封闭位置深入断面中心的情况下;缩松产生于固相率梯度很小的场所,特别是遍布于固相率梯度为负值的区域。改变与传热有关的工艺条件可以改变缸套的凝固方式,有可能控制或避免缩孔、缩松缺陷。