缸套-活塞环织构化耦合机理及减摩性能研究

目的在工况恶劣的船舶柴油机中,运用表面织构技术提高缸套-活塞环的表面摩擦性能。方法选用实船上的两种缸套-活塞环材料M与W,加工成销盘样式,利用激光打标机在活塞环销上加工圆形凹坑织构,在缸套盘上加工沟槽织构。将未织构化缸套和活塞环与织构化缸套和活塞环互相配对,在RTEC多功能摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验。从摩擦系数、磨损量、磨损形貌、能谱等方面,进行光滑、单一织构与耦合织构减摩性能的对比分析。结果相比于未织构与单一织构化表面,两种材料的耦合织构均拥有最低的摩擦系数,其中M材料的减摩性能最高增强21.52%,W材料最高增强27.29%。耦合织构还拥有最低的磨损量,使M、W材料的抗磨损能力分别提高81.10%、36.14%。耦合织构能显著降低M、W材料磨损后的表面粗糙度,并提升其润滑油滞留能力。织构内部与接触面的Fe、C分布呈现区域性,在缸套表面磨痕处发现少量Cu元素。结论沟槽与凹坑织构的耦合作用能有效增强油膜的形成与稳定能力,沟槽与凹坑织构可储存磨屑,提升磨屑捕集效率,防止磨屑持续划伤表面。缸套材料中的Cu与耦合织构协同作用,吸附在表面磨痕处,形成软膜,提高承载能力,降低磨损与粗糙度。     

高功率密度柴油机缸套活塞环摩擦副磨损失效机理*

为延缓摩擦副磨损失效,提升高功率密度柴油机的寿命,同时为减磨措施提供理论依据,研究缸套—活塞环摩擦副的磨损失效机理。利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对原始及实际使用500h以后失效缸套和活塞环的表面形貌和化学成分进行了分析。结果表明:对于缸套,上止点附近的磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损。缸套中部磨损机理与上止点附近相似,但没有发生大面积的粘着磨损。下止点附近的磨损机理以磨粒磨损为主。梯形环表面的铬电镀层失效,失去了保护基体的作用,磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损。扭曲气环表面仍然覆盖着比较完整的铬电镀层,磨损机理以磨粒磨损为主。     

活塞-缸套表面纹理摩擦磨损特性研究进展

减少摩擦损失是高性能发动机效率的一个重要方面。活塞作为发动机组成的一个重要部件,在机械损失上损耗了发动机产生的总能量的40%,近乎于占据了发动机摩擦损失能量的一半,因此在发动机活塞-缸套上制备表面织构以改善活塞摩擦副的摩擦学性能,保持发动机在实际运行中拥有良好的性能是现在发动机发展不可或缺的。表面纹理已广泛应用于改善滑动表面的摩擦性能,减少磨损、减低摩擦等是表面纹理化应用在减摩抗磨方面最直接的效果体现。主要围绕近些年发表关于表面织构几何参数对活塞-缸套的影响,从有限元模拟分析以及实验室试验研究等两个方面综述织构应用在活塞-缸套上的研究进展,再从织构形状、织构面密度、织构排列方式及其他参数方面等方面对活塞/缸套的摩擦磨损影响进行对比分析,以帮助后续研究者在该方向的研究提供参考。依据机械部件之间的磨损量以及摩擦因数体现出表面织构运用之后的摩擦学性能。最后对表面织构在活塞-缸套上的发展趋势进行展望。     

活塞环表面改性研究进展及其对经济性影响综述

介绍了活塞环对发动机工作的影响与要求,活塞环表面改性工艺的比较,强调了激光表面改性技术对改进活塞环工作性能、提高发动机工作经济性的重要意义.     

活塞环表面织构化镀层的摩擦性能研究

目的以缸套/活塞环为试验对象,研究激光织构化与固体润滑镀层的协同减摩作用。方法采用脉冲激光在活塞环表面进行微孔化处理,利用电脉冲沉积法在微孔内制备具有不同MoS_2微粒浓度的Ni-MoS_2复合镀层,通过往复式摩擦试验研究织构化表面沉积固体润滑剂对活塞环-缸套的影响机制。结果镀液中MoS_2微粒浓度对镀层的硬度和摩擦学性能影响较大,相同电流密度下,电镀液中MoS_2微粒的质量浓度为5g/L时的镀层硬度最高,该浓度下Ni-MoS_2复合镀层在干摩擦下具有最佳的摩擦系数和最低的磨损率。织构化复合镀层可以显著改善接触面间的摩擦性能,相比未织构化摩擦配副,摩擦系数降低约0.2,磨损率下降50%。结论干摩擦条件下,表面织构可以有效地储存摩擦副之间的固体润滑剂和磨粒,在接触表面形成连续润滑膜,减少磨粒磨损。     

表面纹理对柴油机缸套-活塞环摩擦副性能影响的研究

在缸套表面加工一定的纹理结构能有效提升缸套-活塞环的摩擦学性能,进而改善柴油机的工作性能和使用寿命。以环圆形凹槽结构为研究对象,在专用摩擦磨损实验机上对缸套-活塞环摩擦副进行模拟实验。研究了普通缸套和经表面处理的缸套在工况下的摩擦磨损性能。结果表明:环圆槽缸套的摩擦磨损性能优于原始缸套。该研究可为缸套-活塞环摩擦副的减磨耐磨设计提供实验依据。     

柴油机缸套-活塞环摩擦副耐磨性研究

对衡量作为摩擦系统的缸套-活塞环摩擦副的耐磨性提出了判据。根据这种判据，对国内生产的合金铸铁缸套、硼磷缸套及激光淬火缸套与镀铬球铁活塞环及其渗陶活塞环进行了配套试验。结果表明：和套与活塞环所组成的摩擦副应作为一个系统来考虑，并且用配副性这个特征量来评价其耐磨性是合理的；渗陶镀铬环与激光淬火缸套的配副性最好。     

内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势

活塞环是内燃机中重要的零部件之一,该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26%。因此,活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义。简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势,详细综述了激光表面织构技术、表面涂层技术以及表面复合技术在内燃机活塞环减摩抗磨方面的研究和应用现状。其中,激光表面织构技术(LST)可起到接纳磨屑、保持油膜等作用,从而降低活塞环表面摩擦和磨损,但由于织构形貌和几何参数特征对摩擦学性能的影响较为复杂,仍需结合实际工况进一步研究并优化。以镀铬、热喷涂、气相沉积及激光熔覆为代表的涂层技术也常用于活塞环的表面强化处理,但涂层材料种类繁多,难以形成统一的行业标准进而规模应用。此外,通过合理复合多种表面处理技术,比如微弧氧化与电泳沉积复合、超声滚压与离子渗氮技术复合、磁控溅射和低温离子渗硫复合等,可实现优势互补、发挥协同作用,有效改善接触表面的摩擦性能,为活塞环的减摩增寿研究开拓了新的思路。最后对未来活塞环材料开发应用及其减摩抗磨方面的研究发展进行了展望。     

缸套内表面网纹对活塞环润滑性能影响研究

以流体润滑为基础,结合Reynolds方程和微凸体模型在考虑润滑油变黏度等因素条件下,建立活塞环-气缸套三维瞬态流体动压润滑模型。采用有限差分法结合MATLAB语言环境编制瞬态流体动压润滑程序并进行仿真计算,研究缸套内表面网纹对活塞环-缸套润滑摩擦性能的影响。结果表明：采用较大综合粗糙度或者交叉型网纹的缸套时,最小油膜厚度值增大、流体摩擦力和摩擦热流量减小,这对于提高润滑性能、减小活塞环与缸套间的摩擦损失有着重要的作用     

表面织构类型对摩擦副减摩性能的影响分析

目前对表面织构润滑减摩机理的认识还不够完善。为研究不同织构类型所适用的最佳工况,以内燃机活塞-缸套摩擦副为研究对象,采用时均雷诺方程及周期边界条件,建立织构条件下平面摩擦副润滑油膜的控制方程。通过试验测试结合流场分析,明确表面均布凹坑型微织构和斜槽型微织构的润滑减摩机制。进一步对比坑-槽复合型织构和槽-槽耦合对摩时摩擦因数的变化规律,从转速和载荷的角度明确适合各织构类型的最优工况。研究发现：斜槽型织构具有更优的减摩效果,并在负载100 N时摩擦因数最优,转速对摩擦因数的影响较小;凹坑型织构和复合型织构在80 N载荷下减摩效果最佳,在350 r/min时摩擦因数达到最小值;耦合槽型织构在低承载时摩擦因数低于单斜槽织构(最大相差10.2%),转速对摩擦因数的影响较小。针对几种织构类型所适应的最优工况进行研究,明确了不同工况下的织构类型的选择和优化。     

装甲装备发动机气缸套/活塞环摩擦副再制造技术研究

在装甲装备发动机中，气缸套/活塞环摩擦副的工况非常恶劣，腐蚀磨损情况严重。论文首先对发动机气缸套/活塞环摩擦副进行了失效分析，然后对气缸套/活塞环摩擦副的再制造技术进行了系统调研研究，在此基础上，提出发动机气缸套/活塞环摩擦副再制造关键技术方案，并对发动机气缸套/活塞环摩擦副再制造进行了方案设计与试验探索。     

装甲装备发动机气缸套/活塞环摩擦副再制造技术研究

在装甲装备发动机中,气缸套/活塞环摩擦副的工况非常恶劣,腐蚀磨损情况严重.论文首先对发动机气缸套/活塞环摩擦副进行了失效分析,然后对气缸套/活塞环摩擦副的再制造技术进行了系统调研研究,在此基础上,提出发动机气缸套/活塞环摩擦副再制造关键技术方案,并对发动机气缸套/活塞环摩擦副再制造进行了方案设计与试验探索.     

活塞环的渗氮畸变与控制

在大量试验的基础上，深入分析并研究了马氏体不锈钢活塞环渗氮畸变的各项影响因素。结果表明，活塞环的渗氮畸变主要是由于活塞环外圆工作面渗氮层的残余压应力导致。尽管环的内圆面是非工作面并不需要渗氮，但作者将活塞环内圆面和外圆面同时进行渗氮，使内外圆面渗氮层的残余压应力得以平衡，从而顺利解决了渗氮畸变难题。     

球墨铸铁活塞环铸件的生产

介绍球墨铸铁活塞环原材料的选购,化学成分的确定,球化和孕育处理工艺,浇注系统和退火工艺的改进,以及所取得的良好效果。     

球墨铸铁活塞环激光合金化及其摩擦磨损特性的研究

本文是研制新型激光陶瓷合金化活塞环的阶段研究报告,采用ＣＯ２激光器对球铸铁表面的Ｃ－Ｓｉ－Ｂ－ＲＥ＋ＷＣ涂层进行了激光合金化处理。研究了强化层的组织和性能,并对激光处理的试样进行了耐磨性试验,结果表明,对球墨铸铁表面的Ｃ－Ｓｉ－Ｂ－ＲＥ＋ＷＣ涂层进行激光处理可获得硬度高、耐磨性好、没有裂 的强化层。在环块式磨损试验机上用不同合多化涂料的试块对ＧＣｒ１５钢试环进行了摩擦学试验,。结果表明当ＷＣ完全溶     

轴向柱塞泵滑靴副服役损伤与防护的研究进展

轴向柱塞泵是液压传动系统的核心动力元件,广泛应用于诸多工程领域。滑靴副是轴向柱塞泵中3对关键摩擦副(滑靴副、配流副和柱塞副)之一,显著影响柱塞泵的服役安全。滑靴副的磨损是引起柱塞泵失效的主要原因,开展滑靴副的服役损伤与防护措施研究对柱塞泵向高速、高压化技术发展有着重要意义。概述了轴向柱塞泵的基本工作原理;介绍了滑靴副间隙润滑油膜的形成和3大作用(润滑、密封和承载),以及油膜特性测量方法和影响因素;阐述了滑靴副的磨损机理、磨损影响因素及磨损状态评估方法;基于滑靴副的油膜特性及磨损机理,着重讨论了滑靴副延寿设计方法和失效防护措施,如优化滑靴副材料匹配、结构的延寿设计方法,以及利用表面织构化、固体润滑涂层改善滑靴副表面摩擦学性能的表面改性方法。表面织构化的原理是利用微纳米加工手段在滑靴副材料表面加工出具有一定形状、尺寸且排列规则的几何阵列来收集磨屑、储存润滑介质或通过产生流体动压效应来增强润滑进而减小磨损,固体润滑涂层则是通过改变基体表面的组织结构来提高滑靴副表面的承载力和增强滑靴副的自润滑性能。最后对轴向柱塞泵滑靴副未来的研究方向提出了展望。