CN103894732A - 一种活塞环激光微织构方法 - Google Patents

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吴立来
黄代凤
曹存军
祁中高
符永宏
尹必峰
董非
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Abstract

本发明公开了一种国5排放活塞环激光微织构方法，包括以下步骤：选取最佳摩擦副接触面参数，建立活塞环-缸套摩擦副表面流体润滑理论模型；建立活塞环摩擦面最优理论形貌，确定活塞环外圆密封面凹腔半径及深度、凹腔面积占与、上下端面凹腔半径及深度以及凹腔面积占比；运用同点单脉冲间隔多次的激光微加工工艺，在活塞环工作面进行激光微织构处理；本发明通过激光微织构活塞环的表面形态，在空气环境中直接加工，无污染，无噪声；可降低活塞环在使用过程中的运动摩擦系数，降低摩擦功耗，有效延长活塞环使用寿命，降低燃油消耗率和机油，降低尾气中PM2.5值。

Description

一种活塞环激光微织构方法
技术领域
本发明涉及一种活塞环，具体涉及一种活塞环制造方法。 
背景技术
活塞环是用于崁入活塞槽沟内部的金属环，传统活塞环的制造工艺流程为：毛坯、退火、粗磨、调质、精磨、表面处理、退磁、光磨、上油入库，其中，外圆工作面的表面处理主要为镀铬、喷钼、氮化。在此制造过程中不仅污染环境，也会造成活塞环在使用过程中摩擦功耗高、机油消耗高、尾气PM2.5含量高等问题，具体的，未织构活塞环油膜压力分布见图1、2，压力峰值高、分布极不均匀。 
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制造过程不产生污染且活塞环性能优异的国5排放活塞环激光微织构方法。 
技术方案：本发明提供了一种国5排放活塞环激光微织构方法，包括以下步骤： 
（1）选取最佳摩擦副接触面参数，建立活塞环-缸套摩擦副表面流体润滑理论模型；
（2）建立活塞环摩擦面最优理论形貌，确定活塞环外圆密封面凹腔半径及深度、凹腔面积占比、上下端面凹腔半径及深度以及凹腔面积占比；
（3）运用同点单脉冲间隔多次的激光微加工工艺，在活塞环工作面进行激光微织构处理。
优选的，步骤（1）中所述最佳摩擦副接触面参数为凹腔半径10~60μm，凹腔深度3-15μm，凹腔面积占比5%-40%，此时凹腔内存储的润滑油能保证活塞环在整个工作行程中处于流体润滑，摩擦系数最低、润滑油膜厚最小。 
进一步，步骤（3）将活塞环装夹在机械回转工作台上，根据最优激光微织构工艺进行织构：激光头与活塞环保持距离2mm，泵浦电流16.5A，脉冲重复次数5次，重复频率2000HZ，扫描速度20mm/s。 
有益效果：1、本发明通过激光微织构活塞环的表面形态，在空气环境中直接加工，无污染，无噪声；2、可降低活塞环在使用过程中的运动摩擦系数，降低摩擦功耗，有效延长活塞环使用寿命，降低燃油消耗率和机油，降低尾气中PM2.5值。 
附图说明
图1为未织构活塞环油膜压力三维图； 
图2为未织构活塞环油膜压力二维图；
图3为活塞环表面凹腔织构油膜压力三维图；
图4为活塞环表面凹腔织构油膜压力二维图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。 
实施例：一种国5排放活塞环激光微织构方法，包括以下步骤： 
（1）选取最佳摩擦副接触面参数：凹腔半径10~60μm，凹腔深度3-15μm，凹腔面积占比5%-40%，建立活塞环-缸套摩擦副表面流体润滑理论模型；
（2）建立活塞环摩擦面最优理论形貌，代入国5排放活塞环边界条件，计算保证活塞环处于流体润滑的凹腔参数：外圆密封面凹腔半径20μm，深度8μm，凹腔面积占比12%；上下端面凹腔半径50μm，深度10μm，凹腔面积占比8%；
（3）利用半导体泵浦YAG 激光器，运用同点单脉冲间隔多次的激光微加工工艺，将活塞环装夹在机械回转工作台上，激光头与活塞环保持距离2mm，泵浦电流16.5A，脉冲重复次数5次，重复频率2000HZ，扫描速度20mm/s，在活塞环工作面进行激光微织构处理。
采用本实施例方法进行活塞环的表面织构处理，活塞环使用寿命延长50%，节约燃油2%，节约机油20%，得到的微织构活塞环油膜压力分布见图3、4，压力峰值低且分布均匀。 
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。 

Claims (3)

1.一种国5排放活塞环激光微织构方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）选取最佳摩擦副接触面参数，建立活塞环-缸套摩擦副表面流体润滑理论模型；
（2）建立活塞环摩擦面最优理论形貌，确定活塞环外圆密封面凹腔半径及深度、凹腔面积占与、上下端面凹腔半径及深度以及凹腔面积占比；
（3）运用同点单脉冲间隔多次的激光微加工工艺，在活塞环工作面进行激光微织构处理。
2.根据权利要求1所述的国5排放活塞环激光微织构方法，其特征在于：步骤（1）中所述最佳摩擦副接触面参数为凹腔半径10~60μm，凹腔深度3-15μm，凹腔面积占比5%-40%。
3.根据权利要求1所述的国5排放活塞环激光微织构方法，其特征在于：步骤（3）将活塞环装夹在机械回转工作台上，激光头与活塞环保持距离2mm，泵浦电流16.5A，脉冲重复次数5次，重复频率2000HZ，扫描速度20mm/s。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104551701A (zh) * 2014-08-21 2015-04-29 江苏大学 一种复合微织构导轨
CN105299233A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 湖南天雁机械有限责任公司 经过激光表面织构的涡轮增压器密封环及加工方法
CN106523529A (zh) * 2016-12-28 2017-03-22 哈尔滨工业大学 一种利用激光织构化制造抗磨损保持架的方法及滚动轴承
CN107288774A (zh) * 2017-07-26 2017-10-24 安庆雅德帝伯活塞有限公司 一种裙部激光处理活塞及其处理方法
CN107931605A (zh) * 2017-10-09 2018-04-20 太原理工大学 用于摩擦副表面微织构的3d打印制作方法
CN109740297A (zh) * 2019-03-01 2019-05-10 湖南科技大学 一种高频液压冲击活塞副的能耗分析方法及系统
CN113280115A (zh) * 2021-06-24 2021-08-20 青岛理工大学 一种微织构活塞环及加工方法
CN114912225A (zh) * 2022-06-08 2022-08-16 辽宁工程技术大学 一种特形微织构缸套及其优化设计方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101344048A (zh) * 2008-08-22 2009-01-14 江苏大学 一种激光表面造型发动机活塞环及其制备方法
CN101376176A (zh) * 2008-09-19 2009-03-04 江苏大学 一种激光表面微造型顶尖及其制备方法
CN101380692A (zh) * 2008-10-15 2009-03-11 江苏大学 一种激光表面微造型装置及方法
JP2011025295A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Saito Kogyo:Kk レーザ反応表面処理方法およびレーザ反応成形加工方法
US20130020297A1 (en) * 2005-12-21 2013-01-24 University of Virginia Patent Foundation, d/b/a University of Virginia Licensing & Ventures Group Systems and methods of laser texturing of material surfaces and their applications
CN103322047A (zh) * 2013-06-28 2013-09-25 江苏大学 一种摩擦副的激光微造型自润滑处理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130020297A1 (en) * 2005-12-21 2013-01-24 University of Virginia Patent Foundation, d/b/a University of Virginia Licensing & Ventures Group Systems and methods of laser texturing of material surfaces and their applications
CN101344048A (zh) * 2008-08-22 2009-01-14 江苏大学 一种激光表面造型发动机活塞环及其制备方法
CN101376176A (zh) * 2008-09-19 2009-03-04 江苏大学 一种激光表面微造型顶尖及其制备方法
CN101380692A (zh) * 2008-10-15 2009-03-11 江苏大学 一种激光表面微造型装置及方法
JP2011025295A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Saito Kogyo:Kk レーザ反応表面処理方法およびレーザ反応成形加工方法
CN103322047A (zh) * 2013-06-28 2013-09-25 江苏大学 一种摩擦副的激光微造型自润滑处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
尹必峰等: "缸套表面织构润滑性能理论及试验研究", 《机械工程学报》 *
符永宏等: "微造型活塞环表面的润滑性能数值分析", 《内燃机学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104551701A (zh) * 2014-08-21 2015-04-29 江苏大学 一种复合微织构导轨
CN105299233A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 湖南天雁机械有限责任公司 经过激光表面织构的涡轮增压器密封环及加工方法
CN106523529A (zh) * 2016-12-28 2017-03-22 哈尔滨工业大学 一种利用激光织构化制造抗磨损保持架的方法及滚动轴承
CN107288774A (zh) * 2017-07-26 2017-10-24 安庆雅德帝伯活塞有限公司 一种裙部激光处理活塞及其处理方法
CN107931605A (zh) * 2017-10-09 2018-04-20 太原理工大学 用于摩擦副表面微织构的3d打印制作方法
CN109740297A (zh) * 2019-03-01 2019-05-10 湖南科技大学 一种高频液压冲击活塞副的能耗分析方法及系统
CN113280115A (zh) * 2021-06-24 2021-08-20 青岛理工大学 一种微织构活塞环及加工方法
CN114912225A (zh) * 2022-06-08 2022-08-16 辽宁工程技术大学 一种特形微织构缸套及其优化设计方法

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