激光微凹腔織構凸輪表面潤滑性能的數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、凸輪及其從動件摩擦副是內燃機中工況條件最為嚴酷的摩擦副之一，其耐磨性能的好壞直接影響凸輪使用壽命和內燃機性能。隨著內燃機朝高速、高壓方向發(fā)展，燃油噴射壓力不斷提高，這對凸輪摩擦副表面性能提出了更高的技術要求。凸輪表面保持良好的潤滑狀況及選用合理的表面處理強化措施，對減小該摩擦副的摩擦磨損、延長發(fā)動機的使用壽命、提高經濟性等具有非常重要的意義。
　　 多年的理論研究以及工程實踐均表明，摩擦副表面微觀幾何形貌對其摩擦學特性起著決定性

2、的作用，摩擦副表面存在與其潤滑減磨性能優(yōu)化匹配的微觀幾何形貌。激光表面織構技術，基于摩擦學理論和機械系統(tǒng)的工作性能要求，在工件表面進行優(yōu)化設計激光織構化處理。該技術突破以往潤滑減摩或表面處理強化抗磨的單一技術路線，形成激光微加工制備規(guī)則微觀幾何形貌協(xié)同作用的宏觀累積動壓效應形成潤滑減摩和激光激熱激冷加工特性獲得微細致密的硬化金相組織強化耐磨相融合的新思想，從而大大提高摩擦副的減摩抗磨性能，延長工件使用壽命。
　　 本文首先對凸輪

3、表面微凹腔結構潤滑理論進行研究。建立凸輪表面寬度方向上具有4個均勻分布微凹腔結構的潤滑理論模型，利用多重網格法對凸輪表面油膜壓力分布進行求解，以油膜無量綱平均壓力作為衡量激光表面織構微凹腔結構流體潤滑性能的評價標準，系統(tǒng)地分析凸輪表面卷吸速度、微凹腔面積占有率以及深度對潤滑性能的作用規(guī)律。并求得使油膜無量綱平均壓力達到最大值的優(yōu)化設計微凹腔幾何形貌參數(shù);然后，利用“單脈沖同點間隔多次”激光加工新工藝進行工藝試驗研究，確定合理的激光微加工

4、工藝參數(shù);再者，在MMW-1A型摩擦磨損試驗機上采用凸輪-滾輪線接觸摩擦副模塊，對織構化試樣進行摩擦磨損性能試驗。試驗結果表明:在相同試驗條件下與光滑試樣對比，激光表面織構技術能顯著改善試樣表面的潤滑性能，增強其減摩耐磨性能，較好的符合理論研究結果;最后，在前期理論和摩擦磨損性能試驗研究所得具有最佳減摩抗磨性能微凹腔幾何形貌參數(shù)的基礎上，對不同材料（球墨鑄鐵及45＃鋼）及不同熱處理（淬火及未淬火處理）試樣表面進行織構化處理，為探索低廉的