活塞環(huán)表面微造型與鍍層復(fù)合改性及摩擦學(xué)性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、摩擦磨損造成的損失巨大,汽車發(fā)動機(jī)因摩擦而損失約30%的功率,其中缸套-活塞環(huán)摩擦副間的摩擦損失占了發(fā)動機(jī)總摩擦損失的19%,而磨損導(dǎo)致活塞環(huán)-缸套配副頻繁更換,損失嚴(yán)重。本文改變活塞環(huán)表面結(jié)構(gòu)以期改善表面潤滑狀態(tài),并引入耐磨潤滑涂層,協(xié)同作用改善活塞環(huán)表面摩擦學(xué)性能。
   采用Nd:YAG脈沖激光器在合金鑄鐵及表面鍍鉻活塞環(huán)外圓面進(jìn)行微造型化處理,獲得直徑分別為125μm、150μm、200μm,深度分別為25μm、40μm

2、、55μm,密度為2.1%~11.04%的微造型陣列。模擬實(shí)際活塞環(huán)-缸套往復(fù)運(yùn)動狀態(tài),在自制往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測試微造型化活塞環(huán)的摩擦學(xué)性能,并對微造型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
   采用電鍍方法在鑄鐵活塞環(huán)外圓面鍍覆厚約40μm的鉻層再進(jìn)行激光表面微造型處理。在微造型化合金鑄鐵活塞環(huán)表面進(jìn)行化學(xué)鍍銀,獲得微造型內(nèi)儲存銀、表面覆蓋厚約60μm銀鍍層的復(fù)合涂層。用光學(xué)金相顯微鏡、掃描電鏡觀察鍍層表面及截面形貌;用X射線衍射儀和能譜儀(E

3、DS)對鍍層進(jìn)行物相和成分分析。測試鍍層/微造型協(xié)同作用配副的摩擦學(xué)性能,并采用掃描電鏡以及金相顯微鏡觀察磨痕形貌。
   實(shí)驗(yàn)表明:合金鑄鐵活塞環(huán)表面微造型化處理改善了配副的摩擦學(xué)性能。油潤滑條件下,微造型化處理使摩擦系數(shù)降低15%~40%,磨損率降低50%左右,磨損壽命提高2倍。微造型化存在最佳參數(shù)使配副摩擦學(xué)性能最好:低載(50N,100N)作用下,最佳直徑為150μm,最佳深度為35μm;高載(200N)作用下,最佳直徑

4、為200μm,最佳深度為50μm;各載荷下,最佳密度為4.9%。
   活塞環(huán)表面鍍鉻/表面微造型協(xié)同作用使摩擦副的摩擦系數(shù)降低了20%,磨損率降低了兩個數(shù)量級;優(yōu)化鍍鉻/微造型化參數(shù)表明油潤滑條件下微造型密度為4.9%的配副摩擦學(xué)性能最好?;钊h(huán)表面化學(xué)鍍銀后,摩擦系數(shù)降低20%~50%,磨損率升高一個數(shù)量級。微造型化/鍍銀使活塞環(huán)的摩擦系數(shù)進(jìn)一步降低16%~33%,磨損率降低14%~60%,磨損壽命提高3倍以上。
  

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