CN108660308A - 一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法 - Google Patents

一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108660308A
CN108660308A CN201810354645.3A CN201810354645A CN108660308A CN 108660308 A CN108660308 A CN 108660308A CN 201810354645 A CN201810354645 A CN 201810354645A CN 108660308 A CN108660308 A CN 108660308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston ring
engine
air cylinder
cylinder sleeve
laser peening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810354645.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王长驰
任旭东
周王凡
任云鹏
杨雪晴
陈兰
李琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201810354645.3A priority Critical patent/CN108660308A/zh
Publication of CN108660308A publication Critical patent/CN108660308A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C21D10/005—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation by laser shock processing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供了一种对发动机气缸套‑活塞环进行激光喷丸的方法，包括如下步骤：S1：使用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭气缸套‑活塞环表面,去除零件表面的油污；S2：在气缸套‑活塞环的待激光喷丸表面粘贴铝箔胶带作为吸收层；S3：控制水流，采用向吸收层喷射去离子水的方法设置约束层；S4：把气缸套‑活塞环装夹固定在操作平台的夹具上，调整激光路径，开始进行激光喷丸,完成零件的激光喷丸造型。本发明的受喷丸面微小凹坑可以有储油作用，起到良好的润滑作用，能减小摩擦耗损。

Description

一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法
技术领域
本发明涉及激光喷丸技术在发动机气缸套-活塞环的应用，具体涉及激光喷丸技术在汽车发动机缸套中的应用。
背景技术
在一般机械装置系统中，都存在各种各样的摩擦副。这些摩擦副的摩擦学行为不仅影响机械系统的工作性能和运行效率，也是导致其失效的主要原因。内燃机缸套-活塞环摩擦副是内燃机中最重要的摩擦副之一，它对内燃机工作性能(动力性、经济性、排放特性以及稳定性等)和使用寿命都有着举足轻重的影响。当前，减少缸套-活塞环摩擦损失主要着重于改善气缸套的表面形貌，主要措施为珩磨或微造型。激光喷丸技术可精确控制加工机械零部件摩擦副表面，形成起到动压润滑、储存润滑油以及收集磨屑作用的微观几何形貌，从而改善摩擦副表面的摩擦学特性和润滑效果。传统珩磨不能随意调控纹路，且不能加工独立凹坑；激光喷丸技术以激光为依托，可实现表面的凹坑造型，由于激光的能量密度高，几乎所有的材料都可以进行加工。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种对发动机缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其目的在于改变缸套-活塞环的摩擦表面形貌，可以获得最佳的摩擦副动态润滑油膜。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，包括如下步骤：S1：使用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭气缸套-活塞环表面,去除零件表面的油污；S2：在气缸套-活塞环的待激光喷丸表面粘贴铝箔胶带作为吸收层；S3：控制水流，采用向吸收层喷射去离子水的方法设置约束层；S4：把气缸套-活塞环装夹固定在操作平台的夹具上，调整激光路径，开始进行激光喷丸,完成零件的激光喷丸造型。
上述方案中，步骤S2中，所述铝箔胶带的厚度为0.05～0.3mm。
上述方案中，步骤S3中，所述约束层的厚度为0.5mm～2mm。
上述方案中，步骤S4中，单点激光距离为2mm；激光冲击工艺参数中，激光脉冲能量为5J，光斑直径1mm，脉宽10ns～20ns。
上述方案中，激光喷丸后，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面呈现一排排宽度与距离相等的凹坑面。
上述方案中，所述凹坑面的面积占有率5～20％，凹坑直径在60～90μm，凹坑深度5～20μm。
上述方案中，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面产生冲击强化层深度1mm～2mm。
本发明提供一种发动机气缸套-活塞环，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面经过激光喷丸处理后呈现一排排宽度与距离相等的凹坑面。
本发明提供一种激光喷丸在发动机气缸套-活塞环中的应用，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面经过激光喷丸处理后呈现一排排宽度与距离相等的凹坑面。
本发明的有益效果：(1)激光加工时，激光器和工件间有一定的距离，故可在其他加工方法不易达到的狭小空间实现。(2)激光喷丸技术使用脉冲激光，其能量密度大，脉冲时间短，在材料表面形成具有宽度和间距一致性的凹坑，其尺寸量级为微米级，凹坑的深度及直径可以通过改变喷丸的次数、激光的能量的大小、光斑的大小来调节，使得产生的规定参数的凹坑不仅可以滞留润滑油，为工作壁面提供润滑油，为贫油区补充润滑油，富油时就像很多滚珠轴承，起到产生良好流体动压力润滑的效果，而且凹腔还可以滞留缸套-活塞环磨损颗粒，减少磨损。(3)较短的脉冲时长使得加工工时较短，且避免了工件热应力的产生，可控性能好。由于是非接触无刀具加工，不存在刀具的损耗和折断等问题，不会引起工件的物理变形。(4)由于激光自身的特点，在喷丸的同时，还能够起到淬火的作用，形成的硬化带深度可达1～2毫米不像机械珩磨、化学腐蚀或电火花等加工方法产生的硬化带那样在短期内就被磨平失效，而能长时间保持良好润滑及抗磨特性。
附图说明
图1为本发明的激光喷丸凹坑结构俯视图。
图2为本发明的激光喷丸凹坑结构侧视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行更详细的说明。
一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，使用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭清洁零件表面,去除零件表面的油污；在待激光喷丸表面粘贴铝箔胶带作为吸收层,铝箔胶带的厚度为0.12mm；操作机械手控制水流，采用向吸收层喷射去离子水的方法设置约束层,约束层厚度为2mm；把零件装夹固定在操作平台的夹具上；编写路径代码，使用机械手调整激光路径单点激光距离为2mm。激光冲击工艺参数激光脉冲能量为5J，光斑直径1mm，脉宽15ns。进行激光喷丸,完成零件的激光喷丸造型。激光喷丸后，内壁表面留下了一排排宽度与距离相等的凹坑面。所述凹坑面的面积占有率5％，凹坑直径在60μm，凹坑深度5μm，发动机气缸套-活塞环的内壁表面产生冲击强化层深度1mm。
通过检测，通过激光加工，在发动机气缸套-活塞环的摩擦表面造出的微观凹坑上行止点密度较大，中间密度减小，形成的硬化带深度不像机械珩磨、化学腐蚀或电火花等加工方法产生的硬化带那样在短期内就被磨平失效，而能长时间保持良好润滑及抗磨特性，同时本实施例中形成的深凹坑尺寸量级为微米级，不仅可以滞留润滑油，为工作壁面提供润滑油，为贫油区补充润滑油，富油时就像很多滚珠轴承，起到产生良好流体动压力润滑的效果，而且凹腔还可以滞留缸套-活塞环磨损颗粒，减少磨损。

Claims (9)

1.一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用脱脂棉蘸无水乙醇擦拭气缸套-活塞环表面,去除零件表面的油污；
S2：在气缸套-活塞环的待激光喷丸表面粘贴铝箔胶带作为吸收层；
S3：控制水流，采用向吸收层喷射去离子水的方法设置约束层；
S4：把气缸套-活塞环装夹固定在操作平台的夹具上，调整激光路径，开始进行激光喷丸,完成零件的激光喷丸造型。
2.根据权利要求1所述的一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其特征在于，步骤S2中，所述铝箔胶带的厚度为0.05～0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其特征在于，步骤S3中，所述约束层的厚度为0.5mm～2mm。
4.根据权利要求1所述的一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其特征在于，步骤S4中，单点激光距离为2mm；激光冲击工艺参数中，激光脉冲能量为5J，光斑直径1mm，脉宽10ns～20ns。
5.根据权利要求1所述的一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其特征在于，激光喷丸后，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面呈现一排排宽度与距离相等的凹坑面。
6.根据权利要求5所述的一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其特征在于，所述凹坑面的面积占有率5～20％，凹坑直径在60～90μm，凹坑深度5～20μm。
7.根据权利要求5所述的一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法，其特征在于，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面产生冲击强化层深度1mm～2mm。
8.一种发动机气缸套-活塞环，其特征在于，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面经过激光喷丸处理后呈现一排排宽度与距离相等的凹坑面。
9.激光喷丸在发动机气缸套-活塞环中的应用，其特征在于，所述发动机气缸套-活塞环的内壁表面经过激光喷丸处理后呈现一排排宽度与距离相等的凹坑面。
CN201810354645.3A 2018-04-19 2018-04-19 一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法 Pending CN108660308A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810354645.3A CN108660308A (zh) 2018-04-19 2018-04-19 一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810354645.3A CN108660308A (zh) 2018-04-19 2018-04-19 一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108660308A true CN108660308A (zh) 2018-10-16

Family

ID=63780566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810354645.3A Pending CN108660308A (zh) 2018-04-19 2018-04-19 一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108660308A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112626433A (zh) * 2020-11-16 2021-04-09 镇江市胜得机械制造有限责任公司 一种采用激光冲击强化提高铝模具表面耐磨性的方法
US20220049325A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Dalian University Of Technology Method for protection against fretting fatigue by compound modification via laser shock peening and coating lubrication

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1857843A (zh) * 2006-04-21 2006-11-08 江苏大学 一种激光表面微造型方法
CN101318262A (zh) * 2008-06-25 2008-12-10 江苏大学 凸轮表面形貌的激光微造型方法
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
CN104148808A (zh) * 2014-07-15 2014-11-19 沈阳工业大学 提高铝合金发动机活塞耐磨性的激光处理方法及装置
CN104842068A (zh) * 2015-04-09 2015-08-19 江苏大学 一种在金属表面制造微凸点的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1857843A (zh) * 2006-04-21 2006-11-08 江苏大学 一种激光表面微造型方法
CN101318262A (zh) * 2008-06-25 2008-12-10 江苏大学 凸轮表面形貌的激光微造型方法
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
CN104148808A (zh) * 2014-07-15 2014-11-19 沈阳工业大学 提高铝合金发动机活塞耐磨性的激光处理方法及装置
CN104842068A (zh) * 2015-04-09 2015-08-19 江苏大学 一种在金属表面制造微凸点的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220049325A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Dalian University Of Technology Method for protection against fretting fatigue by compound modification via laser shock peening and coating lubrication
CN112626433A (zh) * 2020-11-16 2021-04-09 镇江市胜得机械制造有限责任公司 一种采用激光冲击强化提高铝模具表面耐磨性的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bathe et al. Laser surface texturing of gray cast iron for improving tribological behavior
Durairaj et al. An experimental study into the effect of micro-textures on the performance of cutting tool
Andersson et al. Microlubrication effect by laser-textured steel surfaces
RU116803U1 (ru) Инструментальный блок для механической обработки отверстия
CN108660308A (zh) 一种对发动机气缸套-活塞环进行激光喷丸的方法
CN103042375A (zh) 一种金属基体或涂层表面制备规则微织构的加工方法
CN102179629A (zh) 内燃机缸套内壁激光刻蚀系统及加工方法
Syed et al. Experimental investigation on effects of positive texturing on friction and wear reduction of piston ring/cylinder liner system
Kang et al. Reducing engine oil and fuel consumptions by multidimensional laser surface texturing on cylinder surface
CN112303125B (zh) 一种在表面加工有微造型的滑动轴承及其制备方法
Zamiruddin et al. Oil viscosity effects on lubricant oil film behaviour under minimum quantity lubrication
Zhan et al. Investigation on the application of YAG laser texturing technology to the cylinder wall of auto engine
CN101653832A (zh) 制造活塞式内燃机的缸套的缸壁上的工作面的加工方法
CN108893733A (zh) 一种激光热力耦合织构固体润滑涂层制备方法
CN115709370A (zh) 一种物体表面微米级织构的制备方法
Puoza et al. Laser processing parameter optimization and tribological characteristics of different surface treatment
Chidambaram et al. Analytical model to predict Sauter mean diameter in air assisted atomizers for MQL in machining application
CN109576484A (zh) 一种复合尺度织构的加工方法
US10180114B1 (en) Selective surface porosity for cylinder bore liners
US10267258B2 (en) Method of honing high-porosity cylinder liners
CN206785499U (zh) U型激光表面微雕网纹气缸套
Ghaei et al. Micro-dimple rolling operation of metallic surfaces
Pang et al. Effect of surface texture on the friction of WC-TiC/Co cemented carbide under a water-miscible cutting fluid environment
Ezhilmaran et al. Femtosecond laser assisted generation of micro-dimples on moly-chrome film for improving its tribology
Zhang et al. The Effect of Femtosecond Laser Surface Textured Microdimples Array on Friction Reduction Under Full Oil Lubrication Conditions.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181016