表面织构技术改善发动机曲轴轴承摩擦学性能

表面织构技术是通过在材料表面制备出具有一定排列规则的几何阵列的技术,通过表面织构技术改性的材料能够有效改善机械零件、微零件材料的摩擦学性能,现已越来越广泛地用于众多工程领域。近些年汽车发动机正向高功率、高速的方向发展,将表面织构技术应用于汽车发动机以改善曲轴轴承摩擦副的摩擦学性能,保证发动机在各种工况下也能够保持良好的性能起着重要作用。本文首先介绍了近年来表面织构技术在摩擦学领域的主要成果;之后从表面纹理形状、深度、面积占有率、排列方式等不同方面进行了分类综述;根据摩擦系数、磨损量体现材料表面织构改性后的减摩抗磨性能。为提升发动机的性能,使汽车发动机在恶劣条件下的使用寿命得到提高。最后对表面织构应用于汽车发动机曲轴的今后发展趋势进行了展望与预测。     

织构化的铝合金表面摩擦学特性研究

本文利用精密加工方法在铝合金表面加工出不同的织构,通过摩擦磨损试验研究了表面织构形态对试样动压润滑、摩擦磨损特性的影响。结果表明,铝合金表面织构化可以有效地改善其摩擦学特性。条纹状织构深度越深,动压润滑效果越好,摩擦系数越小,磨损深度越浅;当网状织构夹角由小变大时,试件表面摩擦系数呈现抛物线变化,磨损深度随之增大。     

凹坑型微织构对不锈钢/皮质骨摩擦副摩擦性能的影响

采用MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机研究了凹坑型微织构在微量润滑条件下对4cr13不锈钢/猪骨皮质骨摩擦副的滑动摩擦性能的影响.利用激光加工技术在4cr13不锈钢盘上加工出不同尺寸的凹坑型微织构.在相同载荷、转速情况下,分析有无微织构对摩擦副摩擦系数的影响,以及凹坑型微织构的直径、间距、深度对微织构减摩性能的影响.结果表明,在试验参数范围内,微织构参数中凹坑的间距对摩擦系数的影响最显著,深度次之,直径对摩擦系数影响最小.     

用二硫经钼石墨填充聚四氟乙烯摩擦学特性的研究

在干摩擦状态下，对用二硫化钼，石墨填充至聚四氟乙烯中所组成的复合材料进行了摩损性的研究，通过试验分析得知填料减磨的主要机理，是由于在摩擦表面 存在转移膜以及填料具有的自润滑特性，使得对磨时与纯聚四氟乙烯相比摩擦系数降低，耐磨性提高。     

表面织构化改善摩擦学性能研究综述

表面织构技术已得到国内外科研人员的广泛关注.理论研究和工程实践表明,表面织构化可以显著改善接触表面的摩擦学性能,从表面织构的减摩机理和应用2个方面对织构化提高表面摩擦学性能的研究进展进行了综述,并对其发展趋势进行展望和预测.     

织构对称性对润滑减磨性能影响的仿真和实验研究

基于雷诺方程建立单一织构动压理论模型,通过对理论模型求解研究织构对称特性对动压润滑性能的影响差异.此外,开展压裂泵柱塞密封副销、盘单元摩擦学实验,对比单元摩擦学实验结果讨论织构对称特性的影响.数值计算结果表明,不同对称特性下,动压润滑性能与织构最长边长和速度的夹角关系及速度的方向有关.摩擦实验结果表明,基于捕获磨屑、补充润滑介质的作用机理,不同织构对称特性条件下,均表现为织构垂直速度方向边长越长、织构表面的摩擦磨损性能越好.     

表面织构对巴氏合金轴承材料摩擦学性能影响

为了改善滑动轴承混合润滑时的摩擦学性能,在锡基巴氏合金表面加工出矩形阵列和发射线阵列的圆坑织构.采用销-盘式摩擦实验机和数值模拟对织构的润滑性能及机理进行分析,研究不同滑动速度和载荷下表面织构的摩擦系数,并数值模拟了表面织构的油膜压力分布.实验结果表明:表面织构能降低混合润滑的摩擦系数.随着滑动速度的增加,表面织构的减摩性能更佳;但是随着接触压力的增加,表面织构的减摩性能降低.相对于发射线阵列织构,矩形阵列织构的摩擦系数更低并且稳定性更好.面密度为8.6%的矩形织构阵列(3#)具有较优的摩擦学特性,在滑动速度0.3m/s、载荷5.0 MPa下的摩擦系数为0.015.模拟结果表明:相对于发射线型阵列织构,矩形阵列织构的油膜压力分布能减小润滑油泄漏,从而获得较好的摩擦学特性.     

低速WEDM制备的微织构螺旋微铣刀的铣削实验研究

基于五轴低速走丝电火花线切割机床与回转机构相结合的加工方法,制备了后刀面具有微织构的螺旋微铣刀.建立了微织构螺旋微铣刀微刃单元的切削力理论模型,并开展微织构微铣刀与常规微铣刀的对比实验研究.结果表明:微织构螺旋微铣刀的切削力相对于常规刀具降低了30%~40%,相同加工条件下,微织构螺旋微铣刀所加工的表面粗糙度降低至0.745μm,而常规微铣刀所加工的表面粗糙度为1.130μm.     

柴油机气缸套损伤规律探析

本文探讨了柴油机气缸套的损伤规律及原因,并提出了相应的改善措施。     

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     

Effects of Nano-Particles on the Tribological and Thermal Properties of Piston Ring-Cylinder Liner

The effects of ultra-dispersed diamond (UDD) on the friction force, wear, and temperature of tribological pairs have been investigated. The experimental tests were carried out on a modified piston ringcylinder liner bench tester with different particle mass fractions of 0, 0.02%, and 0.10%. The results show that compared with a pure fluid, the mixture of the fluid and UDD not only reduces the friction and wear, but also reduces the bulk temperature of the specimen. The mechanism by which the UDD lubricant improves the tribological properties has some relationship with surface topography, because it can increase the bearing capability of surfaces.     

柴油发动机湿式气缸套磨损穴蚀的原因及预防

分析了柴油发动机湿式气缸套磨损及穴蚀的特点和原因，提出了相应的预防措施。     

基于正交试验设计的内燃机气缸套预紧工况变形研究

利用正交试验设计方法考察设计因素对气缸套变形的影响趋势和相互关系.选取凸缘锥角、预紧力和接触面上的摩擦系数作为考察因素,建立了气缸套和机体的组合有限元模型,基于正交试验设计方法设计了16组计算方案,计算出气缸套的位移和应力结果.根据计算结果分析了以上3个因素对气缸套预紧变形的影响,给出了各因素间精确的量化关系.结果表明:以降低气缸套最大拉、压应力为优化目标时,降低预紧力是最重要的优化目标,其次是适当增加缸套凸缘锥角,降低表面摩擦系数效果最不明显.     

超声振动对内燃机缸套摩擦润滑状态影响的研究

降低缸套-活塞组件的摩擦力是提高内燃机可靠性和耐久性的重要技术问题。在关于摩擦副减摩的研究与实践中,超声振动减摩因其良好的减摩性能得到了研究人员的广泛关注。为了研究超声振动对内燃机缸套组件摩擦润滑状态的影响,本文对比分析了在缸套外壁有、无超声激振条件下的内燃机摩擦损耗。通过对内燃机缸体进行结构改制,在内燃机倒拖试验台上引入超声激振设备,搭建了新型单缸内燃机的超声振动减摩试验台架。通过试验研究了内燃机缸套活塞组件在不同激励工况下的超声振动减摩情况。研究表明：施加高频振动后,缸套-活塞组件间出现了接近于粗糙度等级的动态变形,内燃机摩擦损耗较未激振前呈现出小幅降低。     

上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性

 基于充填料浆采场流动规律和分级尾砂充填进路终态,研究了上向进路充填采矿法不同接顶率充填体的稳定性。将充填料浆采场流动分为不受限沉积扩散和受限向上堆积两个过程,结合充填料浆采场充填终态,从50%充填接顶率开始,按5%递增梯度构建不同充填接顶率的充填体三维模型,运用MIDAS/GTS 有限元软件模拟分析不同接顶率充填体受力状况,提出了考虑抗拉、抗压安全系数和拉应力、压应力集中区域体积的综合安全系数方法,用于评价充填体的稳定性。以某矿山为例的评价结果表明,对于二步进路采场开采,一步进路采场充填体的接顶率和综合安全系数越大,其稳定性越高;当接顶率不足75%时,抗拉、抗压安全系数大于1,综合安全系数小于1,充填体有失稳风险;而当接顶率大于75%时,抗拉、抗压安全系数和综合安全系数均大于1,充填体处于稳定状态,其稳定性满足安全生产要求。     

船用6300柴油机缸套热负荷的有限元分析

介绍了6300船用柴油机气缸套热负荷分析的各种边界条件的确定,以及有限元模型的建立,并利用ANSYS软件对其进行了分析,计算出热负荷在缸套的分布情况,对机械设计人员以及设备管理检修人员具有一定的指导意义。     

缸套表面复合织构润滑性能理论及试验研究

通过建立织构化缸套活塞环混合润滑理论计算模型,基于织构协同润滑机理模拟分析,设计、计算了槽腔及交叉沟槽2种复合织构,同时结合摩擦学性能试验,研究了复合织构对摩擦副润滑性能的影响。结果表明,复合织构润滑性能明显优于单一织构,较槽腔复合织构而言,交叉沟槽织构在改善润滑摩擦性能方面效果更好。复合织构改善润滑的原理是:在上止点处通过协同叠加形成局部高压油膜,从而缩小了混合润滑范围;在行程中部区域通过协同互补有效地弥补了空化区域的油膜压力衰减,从而延展了有效承载面积。相比单一凹腔织构,槽腔复合织构在各行程中部区域的最小膜厚比可增加34.3%左右,交叉沟槽织构可增加57.6%,槽腔复合织构的循环摩擦功耗可降低8.2%,交叉沟槽织构可降低19.7%。摩擦磨损试验结果显示,相对于未经织构试样,织构试样表面的润滑性能可得到显著改善,尤其是交叉沟槽织构,其摩擦系数最大可降低48.1%。     

钨含量对铜基摩擦材料性能的影响

为了探究钨含量对制动用铜基摩擦材料性能的影响,采用热压烧结工艺制备了不同钨含量的铜基摩擦材料,对其物理性能、力学性能和摩擦磨损性能进行了测试。研究表明,铜基摩擦材料的密度随着钨含量的增加而增大,而剪切强度和硬度先增大后减小。钨提高了材料磨损表面微凸体接触的结点强度,从而提高了材料的摩擦因数。适量的钨可以有效地减少磨损表面剥离,有助于在磨损表面形成连续完整的摩擦膜,从而稳定摩擦因数,减小磨损质量。当钨含量过高时,在高温摩擦过程中会产生严重的犁沟或微裂纹,导致摩擦因数剧烈波动和磨损质量增大。钨的质量分数为3%时,铜基摩擦材料在不同温度和压力下具有较为稳定的摩擦因数和较小的磨损质量。     

微织构刀具三维超声振动车削304不锈钢研究

为了提高304不锈钢加工效果,减小切削力,延长刀具寿命,提出一种微织构刀具与三维超声振动复合的车削工艺.分别利用减摩特性与断续切削特性,根据正交切削模型,从变切深与微织构刀具接触面积减小的角度建立普通刀具与微织构刀具三维超声振动车削的切削力模型.通过车削304不锈钢的单因素实验研究各切削参数对主切削力的影响规律并对比刀具磨损,通过正交实验研究最佳切削参数组合.结果表明:相对于普通刀具,微织构刀具的主切削力降低30%~40%;磨损程度平均降低11.50%;对于减小切削合力,最佳的切削参数组合为:切削深度为0.1mm,进给量为0.08mm/r,主轴转速为250r/min.