CN107288774A - 一种裙部激光处理活塞及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裙部激光处理活塞及其处理方法，包括活塞主体，其特征在于，所述活塞主体的裙部上设有减摩层，所述减摩层从内到外依次包括粘接层、辅减摩层、主减摩层，所述主减摩层表面上设有凹凸不齐的洼坑。本发明相比现有技术的优点在于：本发明减摩层表面具有大面积微小凹凸部的活塞在发动机缸内往复运动时，微小凹凸部表层覆盖有一层树脂层并填满润滑液起到减少摩擦的作用，能大幅度地改善铝合金发动机活塞的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及活塞技术领域，尤其涉及一种裙部激光处理活塞及其处理方法。
背景技术
减少燃油消耗、改善性能自然离不开发动机，发动机各部件需要有降低摩擦系数的能力。对于活塞方面，最大的摩擦来源于裙部，一般情况，在裙部表面实施表面处理来达到降低摩擦系数的能力。传统活塞表面处理方案是条痕+树脂、镜面化加工+树脂的方案，两者摩擦系数与拉缸性不能兼顾。条痕+树脂方案摩擦系数大，但耐久性良好，镜面化加工+树脂方案摩擦系数小，但耐久性低。激光表面处理技术是利用激光处理原理进行活塞裙部的激光合金化处理，提高裙部表面硬度和耐热、耐磨性，同时活塞裙部表面条痕更细密，减小粗糙度，裙部再经过实施低摩擦印刷树脂处理，以达成最低摩擦和高耐久性，降低活塞摩擦损失。基于此，现研究一种裙部激光处理活塞及其处理方法，很好的解决了这个问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种裙部激光处理活塞及其处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种裙部激光处理活塞，包括活塞主体，所述活塞主体的裙部上设有减摩层，所述减摩层从内到外依次包括粘接层、辅减摩层、主减摩层，所述主减摩层表面上设有凹凸不齐的洼坑。
作为本发明的优选方式之一，所述洼坑为激光微织处理的微小凹凸部。
作为本发明的优选方式之一，所述粘结层的厚度为0.3-0.9微米。
作为本发明的优选方式之一，所述辅减摩层为Ta-C层。
作为本发明的优选方式之一，所述Ta-C层的厚度为4-12微米。
作为本发明的优选方式之一，所述主减摩层包括由内到外的含金属DLC层与无金属DLC层。
作为本发明的优选方式之一，所述无金属的DLC层的外层区域掺杂有氮，无金属的DLC层的内层区域没有掺杂氮，无金属的DLC层中的氮含量是逐渐分级的，所述无金属的DLC层含有氮的原子数百分含量在5％和35％之间。
作为本发明的优选方式之一，所述含金属DLC层为含钨合金DLC层。
作为本发明的优选方式之一，还包括树脂层，所述树脂层覆盖在主减摩层上。
本发明还公开了一种裙部激光处理活塞的处理方法，包括以下步骤：
(1)选取最佳摩擦副接触面参数，建立活塞主体-裙部摩擦副表面流体润滑理论模型；
(2)建立活塞主体-裙部摩擦面最优理论形貌，确定活塞裙部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，在活塞裙部工作面进行激光微织构处理。
本发明相比现有技术的优点在于：本发明减摩层表面具有大面积微小凹凸部的活塞在发动机缸内往复运动时，微小凹凸部表层覆盖有一层树脂层并填满润滑液起到减少摩擦的作用，能大幅度地改善铝合金发动机活塞的耐磨性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1：一种裙部激光处理活塞，包括活塞主体1，所述活塞主体1的裙部上设有减摩层2，所述减摩层2从内到外依次包括粘接层3、辅减摩层4、主减摩层5，所述主减摩层5上表面上设有凹凸不齐的洼坑501。
作为本发明的优选方式之一，所述洼坑501为激光微织处理的微小凹凸部。
作为本发明的优选方式之一，所述粘结层3的厚度为0.3-0.9微米。
作为本发明的优选方式之一，所述辅减摩层4为Ta-C层。
作为本发明的优选方式之一，所述Ta-C层的厚度为4-12微米。
作为本发明的优选方式之一，所述主减摩层5包括由内到外的含金属DLC层(图中未标识)与无金属DLC层(图中没标识)。
作为本发明的优选方式之一，所述无金属的DLC层的外层区域掺杂有氮，无金属的DLC层的内层区域没有掺杂氮，无金属的DLC层中的氮含量是逐渐分级的，所述无金属的DLC层含有氮的原子数百分含量在5％和35％之间。
作为本发明的优选方式之一，所述含金属DLC层为含钨合金DLC层。
作为本发明的优选方式之一，还包括树脂层6，所述树脂层6覆盖在主减摩层5上。
本发明还公开了一种裙部激光处理活塞的处理方法，包括以下步骤：
(1)选取最佳摩擦副接触面参数，建立活塞主体-裙部摩擦副表面流体润滑理论模型；
(2)建立活塞主体-裙部摩擦面最优理论形貌，确定活塞裙部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，在活塞裙部工作面进行激光微织构处理。
本发明减摩层表面具有大面积微小凹凸部的活塞在发动机缸内往复运动时，微小凹凸部表层覆盖有一层树脂层并填满润滑液起到减少摩擦的作用，能大幅度地改善铝合金发动机活塞的耐磨性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种裙部激光处理活塞，包括活塞主体，其特征在于，所述活塞主体的裙部上设有减摩层，所述减摩层从内到外依次包括粘接层、辅减摩层、主减摩层，所述主减摩层表面上设有凹凸不齐的洼坑。
2.根据权利要求1所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，所述洼坑为激光微织处理的微小凹凸部。
3.根据权利要求1所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，所述粘结层的厚度为0.3-0.9微米。
4.根据权利要求1所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，所述辅减摩层为Ta-C层。
5.根据权利要求4所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，所述Ta-C层的厚度为4-12微米。
6.根据权利要求1所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，所述主减摩层包括由内到外的含金属DLC层与无金属DLC层。
7.根据权利要求6所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，所述无金属的DLC层的外层区域掺杂有氮，无金属的DLC层的内层区域没有掺杂氮，无金属的DLC层中的氮含量是逐渐分级的，所述无金属的DLC层含有氮的原子数百分含量在5％和35％之间。
8.根据权利要求6所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，所述含金属DLC层为含钨合金DLC层。
9.根据权利要求1所述的裙部激光处理活塞，其特征在于，还包括树脂层，所述树脂层覆盖在主减摩层上。
10.一种根据权利要求1-9任一所述的裙部激光处理活塞的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取最佳摩擦副接触面参数，建立活塞主体-裙部摩擦副表面流体润滑理论模型；
(2)建立活塞主体-裙部摩擦面最优理论形貌，确定活塞裙部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，在活塞裙部工作面进行激光微织构处理。
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