CN113654939A - 一种珩磨网纹加工质量的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种珩磨网纹加工质量的评价方法，包括以下步骤：对样品进行预处理，并获取预处理后的样品质量；将预处理后的样品的珩磨表面在油性介质中浸润预设时间，干燥后获取浸润后的样品质量；根据预处理后的样品质量和浸润后的样品质量，获取样品珩磨表面单位面积的附油质量；根据所述样品珩磨表面单位面积的附油质量评价珩磨网纹的加工质量，当所述样品珩磨表面单位面积的附油质量大于预设值时，判定珩磨网纹的加工质量合格，否则，判定珩磨网纹的加工质量不合格。本发明中珩磨网纹加工质量的评价方法，通过定量测量的方式间接对珩磨网纹的加工质量进行评价，能够更加有效且易于识别的评价珩磨表面的微观形变。

Description

一种珩磨网纹加工质量的评价方法
技术领域
本发明涉及发动机气缸珩磨技术领域，尤其涉及一种珩磨网纹加工质量的评价方法。
背景技术
缸孔是发动机燃烧室的重要组成部分，珩磨质量的优劣对于发动机的磨合时间、油耗和排放等都起到至关重要的作用。
目前通常用的粗糙度Rvq和Rpq等主要是为了评价珩磨精度，这些不能够表征珩磨网纹加工表面的微观形变，评价珩磨网纹加工表面微观形变的方法常见的有金相法及对表面形貌的定性观察。
金相法用来测量石墨开口率，通过截面取样观察加工表面金相组织，测量到达表面石墨比例或者浅表面石墨数量，该方法的测量结果和样品的选取有很大关系，属于定性测量，误差很大，在实际应用中可靠性低，不能准确的评价实际零件的状态；
表面形貌的定性观察是通过用光学法定性观察表面网纹形态，根据网纹清晰程度，表面变形状况等照片，依据经验判断网纹质量，该方法也属于定性测量，且对测量人员的主观经验依赖很大，不能形成客观的评判。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种珩磨网纹加工质量的评价方法，通过样品单位面积的附油质量间接定量评价珩磨网纹加工表面的形变水平，既能定量测量，又保证了随机抽样的可靠性，能够有效且易识别的评价珩磨网纹的加工质量。
本发明提供的一种珩磨网纹加工质量的评价方法，包括以下步骤：
对样品进行预处理，并获取预处理后的样品质量；
将预处理后的样品的珩磨表面在油性介质中浸润预设时间，干燥后获取浸润后的样品质量；
根据预处理后的样品质量和浸润后的样品质量，获取样品珩磨表面单位面积的附油质量；
根据所述样品珩磨表面单位面积的附油质量评价珩磨网纹的加工质量，当所述样品珩磨表面单位面积的附油质量大于预设值时，判定珩磨网纹的加工质量合格，否则，判定珩磨网纹的加工质量不合格。
进一步，所述珩磨表面单位面积的附油质量，通过以下公式进行计算：
m＝(M2-M1)/S
其中，m为珩磨表面单位面积的附油质量，单位为mg/m2；
M1为样品预处理后的质量，单位为mg；
M2为珩磨表面浸润干燥后的样品质量，单位为mg；
S为珩磨表面的面积，单位为m2。
进一步，所述预处理包括对所述样品的所有表面进行清洗、烘干及冷却。
进一步，所述清洗包括依次进行的油基介质清洗及水基介质清洗。
进一步，所述油基介质清洗及水基介质清洗的时间均为1min以上。
进一步，所述烘干温度不低于60℃，烘干时间为10min以上。
进一步，所述浸润预设时间不低于1min，浸润后的干燥时间为30min以上。
进一步，所述珩磨表面浸润前后还包括对所述样品其他表面的防护及祛防护，用于使油性介质仅通过珩磨表面浸入样品。
进一步，所述珩磨表面为所述样品上的平面或者曲面。
本发明中珩磨网纹加工质量的评价方法，充分利用了石墨能够对油性介质进行吸附的作用原理，通过样品珩磨表面单位面积的附油质量，来表征石墨在珩磨表面上的分布状态，推测加工表面微观形变程度，进而通过定量测量的方式间接对珩磨网纹的加工质量进行评价。
通过对珩磨表面单位面积的附油质量进行测量，能够间接表征出珩磨表面的微观形变是否对邻近表面的石墨出口进行了封堵，使石墨无法达到表面，无法发挥其吸附储油功能，进而从该角度评定珩磨表面微观形变的状态。
珩磨表面单位面积的附油质量与珩磨网纹加工质量呈正相关系，如果附油质量相对较小，说明珩磨表面上分布的石墨出口较少，珩磨表面上的形变体现在微观上的折叠或者卷曲，则说明珩磨网纹的加工质量较差；如果附油质量相对较大，说明珩磨表面上分布的石墨出口较多，珩磨表面上的形变体现在微观上的平整平面，则说明珩磨网纹的加工质量较好，珩磨表面单位面积的附油质量大于8mg/m2即说明珩磨网纹的加工质量符合要求。
通过本发明的评价方法，既能够实现对于珩磨网纹加工质量的定量测量，也保证了随机抽样的可靠性，能够更加有效且易于识别的评价珩磨表面的微观形变。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为样品表面未进行珩磨处理的微观结构示意图；
图2为理想状态下珩磨表面的微观结构示意图；
图3为实际加工中珩磨表面的微观结构示意图；
图4为珩磨表面微观结构形变照片；
图5为珩磨表面微观截面结构照片；
图6为本发明中珩磨网纹加工质量评价方法的流程示意图；
图7为实施例1中珩磨表面微观结构形变照片；
图8为实施例1中珩磨表面微观截面结构照片；
图9为实施例2中珩磨表面微观结构形变照片；
图10为实施例2中珩磨表面微观截面结构照片；
图11为实施例3中珩磨表面微观结构形变照片；
图12为实施例3中珩磨表面微观截面结构照片。
具体实施方式
为清楚说明本发明的设计思想，下面结合实施例对本发明进行说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
首先结合附图，对本发明中的技术原理进行阐述。
参见图1，在缸孔表面进行珩磨之前，在其微观结构上存在多个高出表面C的凸起，珩磨的目的是将这些类似锥峰的凸起削平，理想状态下是想得到高于基础表面C的多个平台，理想状态下加工表面的微观结构参见图2。但是在实际加工过程中，并不能完全平削去掉多余的锥峰部分，部分微观变形使得凸起部分的金属覆盖在锥峰部分以下的微观结构上，并和基体部分折叠在一起，实际加工表面的微观结构参见图3，可以看出尤其在中间结构的顶部，原来凸起结构的部分金属向下折叠，覆盖在基体的微观结构上。
参见图4，在珩磨表面的微观结构上，能够明显看出微观折叠和卷曲，图5中的灰白色区域为基体结构，灰白色区域的黑色线条为基体中的石墨组织，黑色和灰白色之间的交界线所处的平面为珩磨表面，从珩磨表面的截面上，能够看出接近表面的基体形变封堵了近表面的石墨出口，导致石墨无法表露在基体表面上，进而无法发挥其吸附储油作用。因此通过珩磨表面单位面积的附油质量，就能够间接说明珩磨表面的微观结构，进而可以对珩磨网纹的加工质量进行评价。
通过以上技术原理的描述可以看出，珩磨表面微观形变的状态，直接与石墨出口在珩磨表面上的表露状态相对应，进而结合石墨能够吸附储油的特性，根据珩磨表面单位面积的附油质量，能够间接评定珩磨表面的微观结构，以及评价微观表面上珩磨网纹的加工质量。
参见图6，本发明中的珩磨网纹加工质量的评价方法，包括以下步骤：
对样品进行预处理，并获取预处理后的样品质量；
将预处理后的样品的珩磨表面在机油中浸润预设时间，干燥后获取浸润后的样品质量；
根据预处理后的样品质量和浸润后的样品质量，获取样品珩磨表面单位面积的附油质量；
根据所述样品珩磨表面单位面积的附油质量评价珩磨网纹的加工质量，当所述样品珩磨表面单位面积的附油质量大于预设值时，判定珩磨网纹的加工质量合格，否则，判定珩磨网纹的加工质量不合格。
通过样品珩磨表面在浸油前后的质量差来计算样品中接近珩磨表面的石墨对机油的吸附质量，然后再计算珩磨表面单位面积的附油质量，来评价样品总体珩磨表面上珩磨网纹的加工质量。
通过该种评价方法，珩磨质量的优劣由现有的定性测量转变为间接的通过附油质量的定量测量，保证了随机抽样的可靠性，也能够更加真实有效，且易于识别的来评价珩磨表面的微观形变。
珩磨表面单位面积的附油质量，通过以下公式进行计算：
m＝(M2-M1)/S
其中，m为珩磨表面单位面积的附油质量，单位为mg/m2；
M1为样品预处理后的质量，单位为mg；
M2为珩磨表面浸润干燥后的样品质量，单位为mg；
S为珩磨表面的面积，单位为m2。
该计算公式简单实用，通过在将样品进行预处理后进行称重，标记质量为M1，再将珩磨表面浸润并且使表面干燥后的样品质量标记为M2，计算珩磨表面吸附机油的质量，从而得到珩磨表面上的表露出来的石墨对机油的吸附量，最后通过单位面积的附油质量延展说明整体珩磨表面微观形变的结构状态，以定量测量的方式真实有效的对珩磨网纹的加工质量进行评价，保证了评价结果的可靠性。珩磨表面单位面积的附油质量大于8mg/m2即说明珩磨网纹的加工质量符合要求。
在样品的预处理过程中，对样品的所有表面进行清洗、烘干及冷却，能够保证所有表面的清洁度，进而防止样品自带的附着物对测量过程产生影响，降低了测量方法的不确定性。由于样品制备后，表面具有一层油膜，为了使样品所有表面清洗的更加彻底完全，因此需要使用油基介质及水基介质分别进行清洗，且需要首先采用油基介质将油膜清除，然后再采用水基介质进行彻底清洗。两种清洗介质所进行的清洗过程均在超声清洗仪中进行，且清洗时间均为1min以上，能够保证样品在清洗后所有表面均具有良好的洁净度，将测量误差降到最低。在清洗后的烘干温度不低于60℃，烘干时间在10min以上，能够使清洗后残存的水分或者清洗介质从样品表面挥发的更加彻底，能够将珩磨表面有效外露，使在后续的浸油过程中，使机油能够顺利的吸附到石墨组织上。在烘干样品重量不再发生变化后将样品放入干燥皿中进行自然冷却，待冷却后即完成对样品的预处理，随后对样品进行称重，标记质量为M1。
在将样品的珩磨表面浸润于机油之前，为了使机油仅通过珩磨表面浸入样品，吸附在珩磨表面外露的石墨上，需要对样品的其他表面进行防护处理，具体的，通过柔性薄膜等防护件将其他表面进行包裹，仅将样品的珩磨表面外露出来，然后再将珩磨表面浸润在机油中，为了使石墨对机油构成有效吸附，珩磨表面浸润于机油中的时间不能低于1min，这样就能使近表面的石墨组织有效的与机油接触并进行吸附，而折叠或卷曲的微观结构遮蔽住石墨开口的石墨组织则不能构成机油吸附状态，在完成浸润操作后，将包裹的防护件祛除。
本发明中考量的是石墨组织的吸附量与珩磨网纹加工质量的对应关系，为了防止粘附在珩磨表面上非石墨部位的机油对测量结果造成的影响，浸润将样品取出后需要对样品进行自然干燥，且干燥时间保持30min以上。经干燥后样品珩磨表面上仅保留了微观结构上石墨组织吸附到的机油，使测量结果真实可靠。待样品干燥恒重后，对吸附机油后的样品进行称重，标记质量为M2。
计算样品在浸油前后的质量差得到附油质量，结合样品珩磨表面的面积S＝a*b(要求a＞10mm,且b＞10mm)，得到珩磨表面单位面积的附油质量，即m＝(M2-M1)/(a*b)，通过该数值评价珩磨网纹的加工质量。
在进行多个样品的平行评价时，应保证各步骤操作参数的一致性，能够从最大限度上降低操作对测量结果带来的影响。本发明中的评价方法可处理不同类型的珩磨表面，除了给出的平面结构，珩磨表面还可为样品上的曲面结构，同样能够达到本发明中的通过单位面积的附油质量来评价珩磨网纹加工质量的技术目的；当然对样品的清洗方式还可根据具体实际工况进行调整，需要满足样品表面达到良好清洁度的要求，这里不再赘述。
实施例1
本实施例中珩磨网纹加工质量的评价方法具体步骤如下：
对样品的所有表面在超声清洗仪中，首先使用油基介质清洗5min，然后使用水基介质清洗5min，清洗完成后，将样品放入烘箱内在70℃条件下烘干20min至样品重量不再发生变化，烘干后将样品放入干燥皿中冷却，样品称重标记质量为M1；
对样品上除了珩磨表面的其他表面通过柔性薄膜进行包裹，将珩磨表面浸润在机油中，浸润3min后将样品从机油中捞出，并祛除柔性薄膜，自然干燥60min后待样品重量不再发生变化，样品称重标记质量为M2；
计算珩磨表面单位面积的附油质量为5.2mg/m2；本实施例中珩磨表面的微观结构照片与截面照片参见图7-图8。
实施例2
本实施例中珩磨网纹加工质量的评价方法具体步骤及操作参数与实施例1中的相同，经计算得到珩磨表面单位面积的附油质量为6.9mg/m2；本实施例中珩磨表面的微观结构照片与截面照片参见图9-图10。
实施例3
本实施例中珩磨网纹加工质量的评价方法具体步骤及操作参数与实施例1中的相同，经计算得到珩磨表面单位面积的附油质量为10.8mg/m2；本实施例中珩磨表面的微观结构照片与截面照片参见图11-图12。
经过上述实施例之间的对比可以看出，珩磨表面单位面积的附油质量与珩磨网纹的加工质量为正相关系。表面微观结构的网纹分布的越多，珩磨表面单位面积的附油质量越高；在网纹分布没有明显区别的情况下，即实施例2和实施例3之间，如果在表面微观结构上出现明显的加工瑕疵，也会直接影响珩磨表面单位面积的附油质量。
需要重点指出，从上述的表征结果来看，通过珩磨表面单位面积的附油质量能够真实可靠的反应珩磨网纹的加工质量，从而实现了间接定量测量的评价方式，保证了随机抽样的可靠性。
从石墨能够吸附油性介质的角度，除了本申请中的机油，其他含有石墨的样品，通过截面的单位面积的附油质量来定量评判样品质量的检测方法，均应在本申请的保护范围以内，油性介质并不仅局限在机油，还可以为柴油、汽油等燃料油或者润滑油等。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种珩磨网纹加工质量的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
对样品进行预处理，并获取预处理后的样品质量；
将预处理后的样品的珩磨表面在油性介质中浸润预设时间，干燥后获取浸润后的样品质量；
根据预处理后的样品质量和浸润后的样品质量，获取样品珩磨表面单位面积的附油质量；
根据所述样品珩磨表面单位面积的附油质量评价珩磨网纹的加工质量，当所述样品珩磨表面单位面积的附油质量大于预设值时，判定珩磨网纹的加工质量合格，否则，判定珩磨网纹的加工质量不合格。
2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述珩磨表面单位面积的附油质量，通过以下公式进行计算：
m＝(M2-M1)/S
其中，m为珩磨表面单位面积的附油质量，单位为mg/m2；
M1为样品预处理后的质量，单位为mg；
M2为珩磨表面浸润干燥后的样品质量，单位为mg；
S为珩磨表面的面积，单位为m2。
3.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，所述预处理包括对所述样品的所有表面进行清洗、烘干及冷却。
4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述清洗包括依次进行的油基介质清洗及水基介质清洗。
5.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于，所述油基介质清洗及水基介质清洗的时间均为1min以上。
6.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述烘干温度不低于60℃，烘干时间为10min以上。
7.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述浸润预设时间不低于1min，浸润后的干燥时间为30min以上。
8.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述珩磨表面浸润前后还包括对所述样品其他表面的防护及祛防护，用于使油性介质仅通过珩磨表面浸入样品。
9.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述珩磨表面为所述样品上的平面或者曲面。
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