柴油机喷油器针阀密封锥面磨损试验研究

针阀偶件是柴油机燃油供给系统的三大精密偶件之一,在工作过程中针阀偶件的密封锥面容易因磨损而失效。对柴油机喷油器针阀偶件密封锥面的磨损性能进行理论分析,分析表明,密封锥面的磨损主要是由针阀落座的冲击力与柴油中夹带杂质的综合作用所造成的,密封锥面磨损后会变形,导致表面粗糙度增大,密封效果变差。通过发动机台架实验对喷油器进行试验研究,利用扫描电镜分析针阀偶件密封锥面磨损形貌,并分析其磨损机制。实验结果表明,随着使用时间的增长,针阀的表面存在明显磨损现象,进而出现清晰的划痕和大面积的剥落,密封性能丧失;针阀磨损初期以磨粒磨损为主,导致表面产生划痕,后期主要是黏着磨损,材料大面积剥落。     

瓦楞辊表面等离子喷涂Cr2O3涂层性能研究

利用等离子喷涂技术在瓦楞辊材料42CrMo合金钢表面涂镀Cr2O3硬质涂层,以期提高材料表面耐磨性能.用显微硬度仪测试涂层的硬度,用MFT-4000型高速往复摩擦磨损试验机对涂层进行耐磨性能试验.并用扫描电镜(SEM)、X光衍射仪(XRD)分析了涂层的截面形貌和相结构.结果表明:等离子喷涂Cr2O3涂层后试样表面硬度达到HV1 184.1,试样表面摩擦因数减小,抗磨损性能大幅提高.     

锥面管接头界面密封性能研究

为提升锥面管接头密封性能,满足日益复杂的气液密性性能的要求,以堵头为例探究决定锥面密封密封性能的主要因素,并讨论堵头和管接头2种常见锥面密封密封性能的差异。采用有限元数值模拟的方法探究结构参数对锥面管接头密封性能的影响,并通过实验进行验证。结果表明:锥面密封系统在装配过程中会在垫片处形成三处明显的塑性区,其整体的密封性能主要受这三处的接触应力和接触面宽影响;堵头相较于管接头具有更好的密封可靠性;减小倒角半径以及增加配合内锥角差可提升局部区域的接触应力,而减小接触面积能更为有效地提升整体密封性能。     

电控高压共轨柴油机喷油嘴针阀表面质量的研究

电控高压共轨喷油器喷油嘴内部针阀加工的表面质量,影响了喷油嘴的各项特性,从而影响到整个柴油机的使用性能与排放性能。通过数理统计分析方法与实验研究相结合,对针阀传统加工工艺存在的问题进行了分析研究,对针阀顶端密封锥面处出现划痕的现象进行了理论分析与实验验证,并通过分析对传统加工工艺的加工参数进行了修改与优化,有效的减少了针阀顶端密封锥面处磨削划痕的出现概率,保证了喷油嘴的加工质量,增强其使用性能与寿命。     

干摩擦机械密封端面材料配对性能的台架试验研究

为了研究密封端面材料配对对干摩擦机械密封性能的影响,使用自主设计研发的干摩擦机械密封试验系统,选择浸锑石墨、浸树脂石墨,分别与38CrMoAlA(不喷涂)、38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)、40CrNiMoA(表面喷涂Cr 2O 3)3种典型的材料配对进行干摩擦和磨损试验,并对端面温升、磨损率、摩擦功耗和泄漏率等试验结果进行对比分析。结果表明:在干摩擦状态下,对于不同材料配对,摩擦磨损规律显示出了多元性;在6组端面配对中,浸锑石墨与38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)配对性能最佳,浸金属石墨更适用于极端工况,摩擦磨损性能更佳,但浸树脂石墨材料密封性能更好,泄漏率更小;动环表面喷涂材料可有效提高动环表明硬度,优化表面结构,改善动环摩擦磨损性能和密封性能;动环基体材料对配对性能影响不可忽视,导热效果好、线膨胀系数低的材料可降低端面温度。     

沉积温度对类金刚石涂层表面形貌和性能的影响

采用直流等离子体增强化学气相沉积(DC-PECVD)技术,在不同温度下于YG8硬质合金基体上沉积了类金刚石(DLC)涂层,探讨了沉积温度对DLC涂层结构、表面形貌、厚度、显微硬度、耐磨损性能以及界面结合性能的影响。结果表明:随着沉积温度的升高,DLC涂层中sp3键的比例呈先增大后减小的趋势,并在160℃达到最大,为69%;沉积温度过高将导致DLC涂层出现石墨化;DLC涂层的厚度、显微硬度、耐磨损性能、界面结合力均随沉积温度的升高呈先增大后减小的趋势,当沉积温度为160℃时,涂层表面平整光滑、致密,此时涂层的厚度、显微硬度和界面结合力均达到最大,分别为3.2μm、2 395HV和63N;DLC涂层的显微硬度、抗磨损能力、厚度和界面结合强度随沉积温度的变化规律与sp3键含量密切相关。     

无回油大长径比针阀偶件微间隙精密适配加工工艺设计

针阀偶件燃油密封面、轴孔微间隙耦合等关键尺寸加工质量,直接关系到高压共轨喷油器工作稳定性和一致性。由于针阀偶件尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、配副间隙技术要求极高,传统加工及检测方法不同程度存在一定的技术与能力不足的问题,本文以大流量高压共轨喷油器用无回油大长径比针阀偶件适配加工为应用对象,主要介绍了针阀多级耦合轴颈精密磨削、针阀密封锥面加工、针阀体中孔座面加工、轴/孔同位检测与动态误差补偿加工等工艺方法,实现针阀偶件微间隙耦合精密加工,研究表明,通过工艺创新与试验验证,无回油大长径比针阀耦合导向轴颈、无回油三棱导向轴颈、针阀密封锥面等综合加工精度得到显著提升,有效满足了高压共轨喷油器喷油偶件耦合运动副的高频高速使用要求。     

DLC涂层改善气门挺柱摩擦学性能的试验研究

为探求DLC涂层对气门挺柱摩擦学性能的影响,制备了三种不同表面处理的气门挺柱,搭建了配气机构试验台架,对比分析了不同顶面处理方法的气门挺柱在不同转速和缸盖温度下的摩擦功耗;测试了试验前后气门挺柱和凸轮的表面形态,研究了DLC涂层表面特性及其耐磨损特性。试验结果表明,DLC涂层能够减小气门挺柱表面粗糙度,含Si的DLC涂层表面粗糙度极小;气门挺柱与凸轮之间的摩擦力矩随着凸轮轴转速上升逐渐减小,随着缸盖温度上升逐渐增大;相对于传统碳氮共渗气门挺柱,DLC涂层能有效减小摩擦损失,含Si的DLC涂层能减小高达20%的摩擦损失;无涂层气门挺柱和不含Si的DLC涂层气门挺柱的耐磨性较差,含Si的DLC涂层具有极好的耐磨性。     

分段压裂可降解涂层球座密封设计

针对分段压裂可降解球座在井下环境中易自行降解使密封时间较短的问题,基于发明问题解决理论(TRIZ)技术冲突解决原理提出一种涂层球座锥面的创新设想,采用热喷涂工艺在可降解球座锥面制备耐降解金属涂层;应用Pro/E软件建立可降解球及球座相接触的三维几何模型,应用ANSYS软件对可降解涂层球座进行有限元仿真分析,并对可降解球座涂层锥面进行承压性能试验。仿真结果表明:可降解球的接触应力集中区域主要位于球座接触密封的涂层锥面,在接触面上的接触应力最大,最大应力值为205 MPa,并向两侧递减。试验结果表明:可降解球与球座涂层锥面可形成良好的密封系统,并且具备50 MPa承压性能。     

超音速火焰喷涂微米和纳米结构WC-12Co涂层及其性能

以纳米和微米级WC-12Co粉末为原料,采用超音速火焰喷涂(HVOF)方法在16Mn基体上制备了两种涂层.利用X射线衍射仪对喷涂粉末及涂层进行了相结构分析,用扫描电镜对喷涂粉末、磨粒磨损前后的涂层表面形貌进行了观察,探讨了粉末结构、涂层的组织和结构以及抗磨粒磨损的性能.结果表明:WC-12Co粉末结构对涂层的组织结构影响非常显著,微米WC-12Co粉末中的WC的分解基本上得到了抑止,而纳米结构的粉末由于出现了WC的部分分解,导致了纳米涂层的抗磨粒磨损性能相对于微米涂层提高不多,但是与基体16Mn相比,两种涂层均表现出优异的抗磨粒磨损性能.     

油套管特殊螺纹密封性能数值仿真研究

油套管特殊螺纹主要通过金属对金属的径向过盈主密封结构保证油套管连接的气密封性能。针对特殊螺纹密封性能开展数值模拟评价研究,并提出优化特殊螺纹气密封结构的方法。首先建立了特殊螺纹锥面对锥面密封结构的数值仿真模型,研究了等锥面密封结构和非等锥面的密封面上接触应力分布关系,研究发现,若采用非等锥线性密封结构的密封接头,能够有效改善特殊螺纹密封面上接触不协调现象,改善密封面上接触应力的分布;其次,建立了特殊螺纹球面对锥面密封结构的数值仿真模型,引入密封接触能理论,研究了不同椭圆度下的球面密封结构密封面上接触应力分布关系,并给出特殊螺纹球面密封椭圆度的最佳取值范围。研究结果可以为提高特殊螺纹抗泄漏能力提供理论依据,为特殊螺纹密封结构的研发提供思路借鉴。     

金属陶瓷涂层抗高温冲蚀性能的研究

使用一种金属/陶瓷粉芯线材--铁基Cr3C2型粉芯线材,采用电弧喷涂技术在A3钢基体上制得涂层.使用光学金相显微镜、扫描电子显微镜观察涂层的微观结构,并进行了硬度测试、磨粒磨损性能和高温冲蚀磨损性能研究.结果表明,涂层具有优异的综合力学性能,特别是在650℃时表现出优异的抗高温冲蚀性能.     

油套管特殊螺纹密封面微观泄漏机制研究

特殊螺纹金属对金属密封的可靠性不仅与主密封面的结构和油套管材料性能有关,而且与螺纹接头密封面表面粗糙度、泄漏介质特性等因素有关,其密封性能的研究是一项复杂而又难以解决的问题。在微观尺度下,分析特殊螺纹金属对金属气密封泄漏机制,并建立微观尺度下气体通过金属密封间隙泄漏速率的理论模型;在考虑密封表面粗糙度的情况下,建立特殊螺纹气体泄漏率的数学模型。以锥面对锥面密封为例,研究密封表面接触应力、表面粗糙度和密封面接触长度对特殊螺纹气体密封性能的影响。计算结果表明:随密封面接触应力的增大和密封面有效接触长度的增加,气体泄漏率均呈幂率指数规律降低;随密封面粗糙度的增加,气体泄漏率随之增大。     

特殊螺纹接头双主密封结构密封性能分析

针对油气井日益苛刻的环境,基于特殊螺纹密封机制,提出一种由锥面对锥面和柱面对球面组合的双主密封螺纹接头结构。采用有限元法对比分析双主密封、锥面对锥面密封、柱面对球面密封3种主密封结构在上扣、拉伸、压缩、拉伸和内压、拉伸和内外压5种工况下,密封面接触应力、接触长度的变化情况,得到3种主密封结构的密封能力随载荷的变化规律。分析结果表明,与单主密封接头相比,该双主密封接头在不同载荷下锥面和柱面上的接触应力分布更均匀,接触长度更长且接触应力峰值更小。全尺寸试验结果表明,该双主密封接头的密封性能达到了使用要求。     

表面织构化喷涂涂层摩擦学性能的模糊综合评判

运用等离子喷涂技术制备涂层,在涂层上采用激光表面微造型技术制备各种不同形貌的表面织构。对涂层进行不同温度、不同表面织构、不同润滑剂含量下摩擦磨损性能试验,然后运用模糊综合评判法建立涂层评价指标集,并采用三角模糊数矩阵确定各个指标权重,建立涂层性能模糊评价模型,对等离子喷涂涂层各个影响因素进行综合评判。结果表明：该方法获得的最佳涂层与基于BP神经网络得到的结果一致,它为评定涂层优异性能提供一种直观的量化方案。     

纳米SiO2对火焰喷涂尼龙1010涂层干摩擦磨损性能的影响

为了探讨纳米SiO2(n-SiO2)对火焰喷涂尼龙(PA)1010涂层干摩擦磨损性能的影响,采用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机对不同n-SiO2含量的尼龙1010涂层的干摩擦磨损性能进行了测试;并利用扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层的磨损表面进行观察,以探讨n-S iO2对火焰喷涂尼龙1010涂层摩擦磨损性能的影响机制。结果表明:n-SiO2的加入能明显提高尼龙涂层的耐磨性,降低摩擦因数,疲劳磨损、粘附磨损及犁切现象明显减轻;当n-SiO2含量为1.5%(质量分数)时,复合涂层摩擦磨损性能最佳,试验条件下磨损量降低近4倍,摩擦因数降低23%,跑合期降低44%,复合涂层与GCr15钢环对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和轻微的粘附磨损。     

等离子喷涂WC/Co Fe基涂层摩擦与磨损性能

以普通铸铁为基体,碳化钨陶瓷粉末WC 12Co为热喷涂材料,采用大气等离子法制备WC/Co Fe复合涂层.通过SEM、EDS、XRD等手段对WC/Co Fe涂层微观组织与结构进行表征,并对WC/Co Fe复合涂层耐磨损性能进行测试.结果表明,等离子喷涂制备的WC/Co Fe涂层物相以WC相为主;WC涂层摩擦因数波动小于铸铁材料摩擦因数,表明WC复合涂层具有良好的抗摩擦性能.WC涂层耐磨损性能高于铸铁,主要归因于WC颗粒韧性好、硬度高、抗冲击及抗磨损性能强,与基体金属的结合性好.     

长型多孔针阀偶件的喷孔加工(上)

按常见的柴油机喷射器S系列长型针阀偶件的头部形状分为,一种是头部呈120°锥面状;另一种头部呈球头状。长型针阀偶件的喷孔的加工公差为0.006～0.02mm,表面粗糙度为Ra2.5～1.00μm。由于受到加工设备的限制,喷孔截面的几何形状、位置与加工精度、表面粗糙度往往偏低。     

轴表面DLC涂层对滑动轴承润滑承载性能的影响*

为研究轴表面类金刚石(DLC)涂层对滑动轴承承载性能的影响,利用滑动轴承实验台测试轴线对中及倾斜工况下灰铸铁、铝合金和聚酰亚胺(PI)涂层轴承分别与40Cr钢轴和DLC涂层轴配合时的轴心轨迹和极限载荷,并测试3种材料与40Cr钢和DLC涂层的摩擦因数。结果表明:相较与40Cr钢配合,灰铸铁和铝合金与DLC涂层配合时摩擦因数减小,重载下轴承偏心率减小,轴线对中工况下灰铸铁轴承的极限载荷超过10 MPa,铝合金轴承的极限载荷增大到7.8 MPa(增大1.1倍),轴线倾斜工况下轴承抱死失效时边缘变形增大;但重载下PI涂层与DLC涂层配合时摩擦因数增大,轴线对中工况下轴承极限载荷减小至3.6 MPa(减小44%),轴线倾斜工况下轴承抱死失效时边缘变形减小。     

涂层材料热特性参数对点接触弹流润滑的影响

为探究涂层材料热特性参数对点接触弹流润滑的影响,选择3种不同方法制备的类金刚石（DLC）涂层和氧化锆陶瓷涂层,构建考虑涂层热特性的点接触弹流润滑模型,分析涂层材料、涂层厚度和润滑剂的流变性对接触区润滑性能的影响。结果表明：在弹流润滑状态下具有不同热特性的4种表面涂层导致了膜厚的差异,固体表面温度及润滑区温度场会随涂层热惯性变化;热惯性最小的DLC涂层加在快速运动表面能获得更高的膜厚;随着涂层厚度的增加,会引起固体表面的温度升高,使摩擦因数降低;非牛顿流体对压力、膜厚的影响很小,但与牛顿流体相比,能获得相对较低的温度。在弹流润滑状态下,涂层覆在快表面对于减小摩擦、提高膜厚是有益的。