模具表面微凸体形貌激光毛化过程参数分析

为了提高模具耐磨性能和板料的成形性能,并精确控制模具表面毛化形貌尺寸,采用灯泵浦Nd:YAG激光器.运用单因素轮换法,进行了系统的激光毛化工艺试验.对激光脉冲参数(泵浦电压、脉冲宽度、离焦量等)与模具表面主要形貌参数(凹坑直径、凸肩直径、凸肩高度及凹坑深度)的影响规律作了进一步的研究.结果表明,单脉冲能量的大小及作用时间是形成精确尺寸球冠状微凸形貌的关键凶素.     

激光微造型柴油机缸套的试验研究

采用激光微造型加工技术,在某柴油机气缸套工作表面上,加工出规则的交叉网纹型微观形貌.其表面评定参数优于传统平台网纹缸套,网纹沟槽清晰、分布均匀,网纹沟槽的深度和一致性增加,缸套表面平整,增加了承载面积.而装机试验表明,装配激光微造型缸套的柴油机工作正常,各性能参数稳定,缸套和活塞环之间摩擦学性能优于平台网纹珩磨缸套,发动机机油消耗比采用后者时降低了48.1%,活塞漏气量下降了49.2%.     

调Q脉冲YAG激光器表面微观造型的控制研究

二极管泵浦固体激光器具有脉冲宽度窄、峰值功率高等特点,特别适合用于摩擦副工件表面微观造型。微观造型的几何形貌主要有微坑、槽及其组成的网纹等,它们能有效地改善润滑,起到减少磨损的作用。由于单个激光脉冲的加工能量十分有限,有时需要在工件的同一个位置打出若干个激光脉冲,才能满足特定的加工需求。通过对调Q脉冲信号的控制,实现了控制单个激光脉冲输出的要求,提高了在发动机气缸缸套内壁表面和活塞环外表面进行微造型处理的效率,拓宽了激光微造型加工的应用范围。     

局部织构无限长可倾瓦推力轴承流体动压润滑分析

目的 研究局部凹坑织构对无限长可倾瓦推力轴承的流体动压润滑性能的影响.方法 基于质量守恒空化边界条件的雷诺方程,建立了局部凹坑织构无限长可倾瓦推力轴承动压润滑二维理论模型.采用多重网格法求解雷诺方程,模拟局部凹坑织构无限长可倾瓦推力轴承的流体动压分布,分析局部织构比、位置比、深度、水平间距及数量对流体动压润滑性能的影响.结果 所建立的二维局部织构无限长可倾瓦推力轴承理论模型的数值解与解析解误差较小,能够有效地分析油膜流体动压润滑性能.当收敛比较小时,在入口区进行局部微凹坑织构化处理能增强流体动压润滑效应,并存在最优局部织构比使得油膜承载能力达到最大;而当收敛比较大时,局部微凹坑织构对油膜承载能力的影响较小.油膜承载能力随着局部织构位置比的增大而逐渐减小.存在最优凹坑深度能够最大化轴承的承载能力,并且最佳凹坑深度随着收敛比的增加而减小.油膜承载能力随着凹坑纵向间距的增大而减小,随着凹坑数目的增大而增大.结论 局部织构能够有效地改善可倾瓦推力轴承的摩擦学性能,增强轴承的承载能力,而局部织构的几何参数与轴瓦的收敛比相互影响,存在着最优织构几何参数和收敛比的组合能够最大化轴承的承载能力.     

微织构化表面润滑设计与发展分析

随着先进微细加工手段的可及化,近十年来,表面微织构技术有效促进了织构摩擦学的蓬勃发展.针对几种典型润滑工况下的摩擦特性,阐述了表面微织构技术的应用特征,尤其是表面微织构的实施对润滑区摩擦学行为的作用和影响.分析了表面织构在摩擦表面减摩抗磨、润滑减阻和防腐延寿诸方面的施用效果与发展潜力,在智能制造的现实需求下,提出表面织构技术快速发展的历史必然,并明确了表面织构技术应用与理论发展非协调之问题.进一步结合仿生设计思想,从表面微织构的几何结构设计和形貌拓扑优化等方面,评述了表面微织构设计理论与技术发展现状和趋势.着重指出,复合织构化设计理论与方法亟待拓展,仿生织构设计思想常会产生有益效果.最后,讨论了表面微织构技术在高低温等特殊应用背景下的摩擦学行为特征,拓展表面织构技术在极端工况下的应用潜力和工程价值.表面织构技术有望在控制摩擦、减小磨损和改善润滑方面发挥更积极的作用,进而推动我国高端装备相关产业的技术升级.     

TC11钛合金表面微凹坑织构皮秒激光加工工艺

目的研究皮秒激光加工工艺参数对微凹坑形貌的影响规律。方法采用FSLAB-50-05激光器搭建的激光器平台对TC11钛合金工艺试样进行表面微加工,通过WYKO—NT1100型表面三维形貌测试仪获得表面微凹坑织构形貌,分别记录微加工后的二维与三维形貌图,应用单因素法分析激光重复频率、激光持续时间和激光功率对微凹坑形貌的影响规律。结果在激光功率为10 W、激光持续时间为0.12 ms的前提下,当激光重复频率由50 k Hz增加到250 k Hz时,微凹坑的直径和深度均呈现出先增大后减小的趋势;在激光功率为10 W、激光重复频率为300 k Hz的前提下,当激光持续时间由0.02 ms增加到0.10 ms时,微凹坑直径和深度均随着激光持续时间的增加而变大;在激光重复频率为300 k Hz、激光持续时间为0.12 ms的前提下,当激光功率由4 W提升至12 W时,微凹坑的深度随着激光功率的增大而增大,而宽度先增大后减小。结论皮秒激光微凹坑织构较佳的工艺参数范围为:激光重复频率150~200 k Hz,激光持续时间0.04~0.06 ms,激光功率8~10 W。     

不锈钢光纤激光毛化及其摩擦性能

目的研究光纤激光毛化应用于模具表面,改善其摩擦特性的可行性。方法采用单因素变化法,研究激光功率、脉宽、频率、离焦量对毛化形貌的影响规律,分析毛化区域的显微硬度,并对不同形貌的毛化试样和光滑试样的摩擦性能进行对比。结果匹配特定的参数,可获得火山口形貌或球冠状形貌。毛化区域的硬度相对基材提高显著,最大提高了近4倍。同时,在模拟冷冲压拉深模具低速重载工况的摩擦实验中,毛化试样的摩擦系数比光滑试样大,同时随着毛化点直径、间距的增大,摩擦系数相应减小。结论激光毛化技术可对材料表面进行改形改性,能够用于优化模具表面摩擦特性。