CN107120206A - U型激光表面微雕网纹气缸套及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种U型激光表面微雕网纹气缸套，包括气缸套，按照摩擦、磨损程度所述气缸套自上而下依次分为A区、B区和C区，其中A区摩擦、磨损程度最大，C区摩擦、磨损程度次之，B区摩擦、磨损程度最小，其特征在于，在A区内壁上沿着气缸套轴向均匀设有多层第一网纹圈，所述每层第一网纹圈包括绕气缸套周向均匀设置的多个第一U型网纹槽，在B区和C区内壁上沿着气缸套轴向均匀设有多层第二网纹圈，所述每层第二网纹圈包括绕气缸套周向均匀设置的多个第二U型网纹槽；解决了机械珩磨技术随机网纹所不能达到的所有网纹一致性的问题；而且还解决了窄V型激光珩磨技术所不能达到的气缸套性能和使用寿命的稳定性的问题。
Description
技术领域
本发明属于气缸套精细加工技术领域，特别是涉及一种U型激光表面微雕网纹气缸套及其制备方法。
背景技术
传统的平顶网纹汽缸套采用机械珩磨技术进行网纹的制作，这种方式制作出的网纹一致性差，效果不佳；后来采用窄V型激光表面珩磨技术，初步解决了机械珩磨难于控制气缸套内表面网纹一致性问题，但是该种方式并没有从气缸套的摩擦、磨损及润滑机理方面研究激光表面珩磨技术对气缸套性能和寿命的关键影响，没有从整个气缸套使用过程中燃油的定量性和稳定性上对气缸套的导向作用、支撑作用、密封作用及其寿命的影响进行研究。
发明内容
本发明目的在于提供一种U型激光表面微雕网纹气缸套及其制备方法；
本发明为达到上述目的所采取的技术方案是：
一种U型激光表面微雕网纹气缸套，包括气缸套，按照摩擦、磨损程度所述气缸套自上而下依次分为A区、B区和C区，其中A区摩擦、磨损程度最大，C区摩擦、磨损程度次之，B区摩擦、磨损程度最小，在A区内壁上沿着气缸套轴向均匀设有多层第一网纹圈，所述每层第一网纹圈包括绕气缸套周向均匀设置的多个第一U型网纹槽，在B区和C区内壁上沿着气缸套轴向均匀设有多层第二网纹圈，所述每层第二网纹圈包括绕气缸套周向均匀设置的多个第二U型网纹槽；所述第一网纹圈的轴向间距大于第二网纹圈的轴向间距，所述第一U型网纹槽的周向间距大于第二U型网纹槽的周向间距，所述第一U型网纹槽和第二U型网纹槽的长度均为2~5毫米，第一U型网纹槽和第二U型网纹槽开口处宽度均为30~50微米，第一U型网纹槽和第二U型网纹槽底部宽度均为10~20微米，第一U型网纹槽和第二U型网纹槽的深度均为6~12微米。
优选的，所述第一网纹圈的轴向间距为2毫米，所述第二网纹圈的轴向间距为4毫米。
优选的，所述气缸套内壁的粗糙度为Rz=1~2微米，Ra≤0.2微米。
一种如上所述的U型激光表面微雕网纹气缸套的制备方法，包括如下步骤：
（1）取气缸套并检测内壁的粗糙度，然后将粗糙度合格的气缸套置于纯氩气保护环境内的夹具上，其中，纯氩气的气压为0.1MPa；
（2）控制光纤激光器的激光头在气缸套的A区刻写出第一U型网纹槽，在气缸套的B区和C区刻写出第二U型网纹槽；
（3）使用珩磨机对气缸套内壁上的第一U型网纹槽、第二U型网纹槽周围的金属堆积进行精珩磨；
（4）对气缸套进行超声波清洗；
（5）使用粗糙度仪对第一U型网纹槽、第二U型网纹槽周围的粗糙度进行检测。
优选的，在（3）中所述珩磨机采用软木砂条，磨粒为1200，压力1~2MPa。
优选的，在（4）中对气缸套内壁上的第一U型网纹槽、第二U型网纹槽的周围和底部颗粒进行超声波清洗。
本发明的工作原理和有益效果：
发动机工作过程中，气缸套起着密封、导向、支撑、制动及散热的作用。气缸套内表面与活塞环之间存在摩擦、磨损、冲击、漏气、窜气、润滑、热量等能量损失，同时燃烧室内存在着高温、高压、腐蚀及颗粒等环境变化。这就要求气缸套内表面必须具备高硬度、高精度、高支撑、高寿命、低润滑、低油耗、低排放、低成本的四高四低特性，特别在气缸套的上止点和下止点位置，摩擦力大，磨损程度严重，直接影响气缸套的性能和使用寿命。所以，气缸套内表面的硬度、精度、网纹形状及分布，决定了气缸套的性能和使用寿命，决定了发动机的性能和使用寿命，而网纹的形状及分布主要作用是通过改善润滑和降低摩擦来实现气缸套的性能和寿命的。
本申请从气缸套的摩擦、磨损及润滑机理分析，采用了U型激光表面微刻写网纹技术，在气缸套内表面刻写成与摩擦及润滑性能要求优化匹配的U型网纹槽或窄U型网纹槽，进一步，根据A区、B区和C区摩擦、磨损程度的不同，设置不同的轴向间距和周向间距，同时也可以将第一U型网纹槽和第二U型网纹槽的长度、开口处宽度、底部宽度和深度作适当调整，进一步与摩擦及润滑性能要求优化相匹配。不仅解决了机械珩磨技术随机网纹所不能达到的所有网纹一致性的问题；而且还解决了窄V型激光珩磨技术所不能达到的气缸套性能和使用寿命的稳定性的问题；同时还实现了润滑和减磨的定量可控性，达到了机械珩磨技术和窄V型激光珩磨技术都不具备的气缸套的耐磨性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1所示，一种U型激光表面微雕网纹气缸套，包括气缸套2，按照摩擦、磨损程度所述气缸套2自上而下依次分为A区、B区和C区，其中A区摩擦、磨损程度最大，C区摩擦、磨损程度次之，B区摩擦、磨损程度最小，在A区内壁上沿着气缸套2轴向E均匀设有多层第一网纹圈，所述每层第一网纹圈包括绕气缸套2周向F均匀设置的多个第一U型网纹槽3，在B区和C区内壁上沿着气缸套2轴向E均匀设有多层第二网纹圈，所述每层第二网纹圈包括绕气缸套2周向F均匀设置的多个第二U型网纹槽1；所述第一网纹圈的轴向E间距大于第二网纹圈的轴向E间距，所述第一U型网纹槽3的周向F间距大于第二U型网纹槽1的周向F间距，所述第一U型网纹槽3和第二U型网纹槽1的长度均为2~5毫米，第一U型网纹槽3和第二U型网纹槽1开口处宽度均为30~50微米，第一U型网纹槽3和第二U型网纹槽1底部宽度均为10~20微米，第一U型网纹槽3和第二U型网纹槽1的深度均为6~12微米。
具体地，所述第一网纹圈的轴向E间距为2毫米，所述第二网纹圈的轴向E 间距为4毫米,所述气缸套2内壁的粗糙度为Rz=1~2微米，Ra≤0.2微米。
一种如上所述的U型激光表面微雕网纹气缸套的制备方法，包括如下步骤：
（1）取气缸套2并检测内壁的粗糙度，然后将粗糙度合格的气缸套2置于纯氩气保护环境内的夹具上，其中，纯氩气的气压为0.1MPa；
（2）控制光纤激光器的激光头在气缸套2的A区刻写出第一U型网纹槽3，在气缸套2的B区和C区刻写出第二U型网纹槽1；
（3）使用珩磨机对气缸套2内壁上的第一U型网纹槽3、第二U型网纹槽1周围的金属堆积进行精珩磨；
（4）对气缸套2进行超声波清洗；
（5）使用粗糙度仪对第一U型网纹槽3、第二U型网纹槽1周围的粗糙度进行检测。
进一步，在（3）中所述珩磨机采用软木砂条，磨粒为1200，压力1~2MPa，在（4）中对气缸套内壁上的第一U型网纹槽3、第二U型网纹槽1的周围和底部颗粒进行超声波清洗。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种U型激光表面微雕网纹气缸套，包括气缸套，按照摩擦、磨损程度所述气缸套自上而下依次分为A区、B区和C区，其中A区摩擦、磨损程度最大，C区摩擦、磨损程度次之，B区摩擦、磨损程度最小，其特征在于，在A区内壁上沿着气缸套轴向均匀设有多层第一网纹圈，所述每层第一网纹圈包括绕气缸套周向均匀设置的多个第一U型网纹槽，在B区和C区内壁上沿着气缸套轴向均匀设有多层第二网纹圈，所述每层第二网纹圈包括绕气缸套周向均匀设置的多个第二U型网纹槽；所述第一网纹圈的轴向间距大于第二网纹圈的轴向间距，所述第一U型网纹槽的周向间距大于第二U型网纹槽的周向间距，所述第一U型网纹槽和第二U型网纹槽的长度均为2~5毫米，第一U型网纹槽和第二U型网纹槽开口处宽度均为30~50微米，第一U型网纹槽和第二U型网纹槽底部宽度均为10~20微米，第一U型网纹槽和第二U型网纹槽的深度均为6~12微米。
2.根据权利要求1所述的U型激光表面微雕网纹气缸套，其特征在于，所述第一网纹圈的轴向间距为2毫米，所述第二网纹圈的轴向间距为4毫米。
3.根据权利要求1或2所述的U型激光表面微雕网纹气缸套，其特征在于，所述气缸套内壁的粗糙度为Rz=1~2微米，Ra≤0.2微米。
4.一种如权利要求1至3任一条所述的U型激光表面微雕网纹气缸套的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）取气缸套并检测内壁的粗糙度，然后将粗糙度合格的气缸套置于纯氩气保护环境内的夹具上，其中，纯氩气的气压为0.1MPa；
（2）控制光纤激光器的激光头在气缸套的A区刻写出第一U型网纹槽，在气缸套的B区和C区刻写出第二U型网纹槽；
（3）使用珩磨机对气缸套内壁上的第一U型网纹槽、第二U型网纹槽周围的金属堆积进行精珩磨；
（4）对气缸套进行超声波清洗；
（5）使用粗糙度仪对第一U型网纹槽、第二U型网纹槽周围的粗糙度进行检测。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在（3）中所述珩磨机采用软木砂条，磨粒为1200，压力1~2MPa。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在（4）中对气缸套内壁上的第一U型网纹槽、第二U型网纹槽的周围和底部颗粒进行超声波清洗。
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