CN104455407A - 一种圆柱内壁网络储油结构制备方法 - Google Patents

一种圆柱内壁网络储油结构制备方法 Download PDF

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Abstract

一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，先配制类合金化溶液，然后进行合金化溶液配制；再进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中，提出后装卡于的卡盘上进行旋转；再使圆柱内壁激光表面合金化，然后进行网络造型激光刻蚀，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8，本发明解决圆柱形工件内壁耐磨性能不足问题，改善其内壁润滑条件，提高使用寿命。

Description

一种圆柱内壁网络储油结构制备方法
技术领域
本发明属于圆柱结构内壁储油技术领域，特别涉及一种圆柱内壁网络储油结构制备方法。
背景技术
圆柱结构内壁储油改性技术于本世纪初起源于德国，主要是在摩擦副表面加工一定规则形貌的微坑，可改善表面摩擦特性，提高润滑、耐磨性能，在国外已经应用于航空、石化、造船、汽车制造等行业的汽缸表面处理中，以提高汽缸的抗磨、润滑性能从而提高汽缸使用寿命，2003年，德国格林公司将该技术应用于汽车发动机气缸的加工中，使汽缸的耐磨润滑性能大幅度提高，此后，许多发达国家纷纷效仿福特公司，对发动机缸套内壁进行微坑处理。
国内在此方面的研究主要集中于在内壁表面采用机械加工的方式预制微坑。现有技术存在的缺点为：内壁储油面积小，内壁耐磨性差，内壁腐蚀大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，解决圆柱形工件内壁耐磨性能不足问题，改善其内壁润滑条件，提高使用寿命。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：6～15％Al2O3、8～16％ZrO2、45～65％Ni、10～13％Cr、1～5％B、1～5％Si、2～6％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中30～80min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速8-12转/min,匀速旋转20-40min，如需要增加预置层厚度，需要重复该过程；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为2.1～4.5KW、激光扫描速度300～700mm/min，预制类合金化层厚度为0.15～0.34mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.08～0.14mm；网格线深度，边界部位的深度100～180um，边界部位是距离圆柱边界2-3mm部位，内部菱形部位的深度150～350um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为2.4～4.5KW、激光扫描速度150～600mm/min；
步骤5)，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8。
本发明的有益效果：
通过陶瓷相合金化大幅提高圆柱内壁耐磨性能；网络储油结构可使圆柱结构工件储油量提高30％以上，磨损量降低30％以上，摩擦系数相对降低10％；制备的合金化层可防止工件长期使用造成的微槽周围磨损，保证储油结构的长效性；网络式的储油结构可增加润滑油的流动性，提高内壁润滑性，降低变质润滑油聚集造成的内壁腐蚀。
附图说明
附图为本发明实施例1的圆柱内壁网络造型局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细描述。
实施例1
一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：15％Al2O3、16％ZrO2、55％Ni、10％Cr、1％B、1％Si、2％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)，然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，预制厚度0.32mm，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中30min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速10转/min,匀速旋转20min，单独一层厚度0.15mm，两层厚度0.25mm，三层厚度达到0.32mm；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为2.6KW、激光扫描速度400mm/min，预制类合金化层厚度为0.18mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.12mm；；网格线深度，边界部位的深度150um，边界部位是距离圆柱边界2mm部位，内部菱形部位的深度150um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，参照附图，附图为圆柱内壁网络造型局部示意图，图中网格边界线距圆柱边界2mm；网络造型基本单元为菱形，菱形夹角为120°，间距为0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为2.8KW、激光扫描速度600mm/min；
步骤5)，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8。
本实施例的有益效果：通过陶瓷相合金化大幅提高圆柱内壁耐磨性能；网络储油结构可使圆柱结构工件储油量提高1％，磨损量降低0.6％，摩擦系数相对降低0.2％；制备的合金化层可防止工件长期使用造成的微槽周围磨损，保证储油结构的长效性；网络式的储油结构可增加润滑油的流动性，提高内壁润滑性，降低变质润滑油聚集造成的内壁腐蚀。
实施例2
一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：9％Al2O3、11％ZrO2、58％Ni、12％Cr、3％B、2％Si、5％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)，然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中50min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速12转/min,匀速旋转40min，单独一层厚度0.17mm，两层厚度0.28mm，三层厚度达到0.34mm；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为3.5KW、激光扫描速度300mm/min，预制类合金化层厚度为0.34mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.14mm；；网格线深度，边界部位的深度180um，边界部位是距离圆柱边界2mm部位，内部菱形部位的深度350um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为4KW、激光扫描速度300mm/min；
步骤5)，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8。
本实施例的有益效果：通过陶瓷相合金化大幅提高圆柱内壁耐磨性能；网络储油结构可使圆柱结构工件储油量提高1.2％，磨损量降低0.55％，摩擦系数相对降低0.21％；制备的合金化层可防止工件长期使用造成的微槽周围磨损，保证储油结构的长效性；网络式的储油结构可增加润滑油的流动性，提高内壁润滑性，降低变质润滑油聚集造成的内壁腐蚀。
实施例3
一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：6％Al2O3、8％ZrO2、65％Ni、13％Cr、2％B、2％Si、4％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)，然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中80min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速10转/min,匀速旋转20min，单独一层厚度0.15mm，两层厚度0.25mm，三层厚度达到0.32mm；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为3.2KW、激光扫描速度500mm/min，预制类合金化层厚度为0.15mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.13mm；；网格线深度，边界部位的深度110um，边界部位是距离圆柱边界3mm部位，内部菱形部位的深度250um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为2.5KW、激光扫描速度500mm/min；
步骤5)，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8。
本实施例的有益效果：通过陶瓷相合金化大幅提高圆柱内壁耐磨性能；网络储油结构可使圆柱结构工件储油量提高1％，磨损量降低0.58％，摩擦系数相对降低0.2％；制备的合金化层可防止工件长期使用造成的微槽周围磨损，保证储油结构的长效性；网络式的储油结构可增加润滑油的流动性，提高内壁润滑性，降低变质润滑油聚集造成的内壁腐蚀。

Claims (4)

1.一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：6～15％Al2O3、8～16％ZrO2、45～65％Ni、10～13％Cr、1～5％B、1～5％Si、2～6％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中30～80min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速8-12转/min,匀速旋转20-40min，如需要增加预置层厚度，需要重复该过程；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为2.1～4.5KW、激光扫描速度300～700mm/min，预制类合金化层厚度为0.15～0.34mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.08～0.14mm；网格线深度，边界部位的深度100～180um，边界部位是距离圆柱边界2-3mm部位，内部菱形部位的深度150～350um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为2.4～4.5KW、激光扫描速度150～600mm/min；
步骤5)，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：15％Al2O3、16％ZrO2、55％Ni、10％Cr、1％B、1％Si、2％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)，然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，预制厚度0.32mm，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中30min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速10转/min,匀速旋转20min，单独一层厚度0.15mm，两层厚度0.25mm，三层厚度达到0.32mm；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为2.6KW、激光扫描速度400mm/min，预制类合金化层厚度为0.18mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.12mm；；网格线深度，边界部位的深度150um，边界部位是距离圆柱边界2mm部位，内部菱形部位的深度150um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为2.8KW、激光扫描速度600mm/min；
步骤5)，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8。
3.根据权利要求1所述的一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：9％Al2O3、11％ZrO2、58％Ni、12％Cr、3％B、2％Si、5％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)，然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中50min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速12转/min,匀速旋转40min，单独一层厚度0.17mm，两层厚度0.28mm，三层厚度达到0.34mm；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为3.5KW、激光扫描速度300mm/min，预制类合金化层厚度为0.34mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.14mm；；网格线深度，边界部位的深度180um，边界部位是距离圆柱边界2mm部位，内部菱形部位的深度350um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为4KW、激光扫描速度300mm/min；
步骤5)，最后采用流体抛光光整对激光造型表面进行流线型光整，解决储油通道边界毛化问题，降低缸套内表面由于改性引起的粗糙度升高问题，流体抛光完后，表面光洁度达到Ra0.8。
4.根据权利要求1所述的一种圆柱内壁网络储油结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，先配制类合金化溶液，使类合金化涂料的重量百分比配比为：6％Al2O3、8％ZrO2、65％Ni、13％Cr、2％B、2％Si、4％CeO2；然后进行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比为：20％合金化涂料对应80％丙酮；
步骤2)，然后进行类合金化涂料预置，采用浸入预置方式，即将圆柱形工件全部浸入合金化溶液中80min，提出后装卡于卡盘上进行旋转，转速10转/min,匀速旋转20min，单独一层厚度0.15mm，两层厚度0.25mm，三层厚度达到0.32mm；
步骤3)，再使圆柱内壁激光表面合金化，激光功率为3.2KW、激光扫描速度500mm/min，预制类合金化层厚度为0.15mm；
步骤4)，然后进行网络造型激光刻蚀，网络式微槽的宽度为0.13mm；；网格线深度，边界部位的深度110um，边界部位是距离圆柱边界3mm部位，内部菱形部位的深度250um，内部菱形部位的菱形间距0.2R，R为圆柱直径，据此确定的激光功率为2.5KW、激光扫描速度500mm/min；
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