專利名稱：一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種缸套，具體涉及一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及這種缸套油路的制備方法。
背景技術(shù)：
缸套內(nèi)壁是活塞做往復(fù)運動的導(dǎo)行面，工作中缸套和活塞這對摩擦副處在高溫、高壓及有著微粒與腐蝕介質(zhì)的工況下，過渡磨損會造成漏油、漏汽及功率下降，這就需要缸套內(nèi)壁具有良好的潤滑，在使用潤滑油的基礎(chǔ)上，還需要在缸套內(nèi)壁表面合理制備儲油結(jié)構(gòu)，該儲油結(jié)構(gòu)以微點線為主。傳統(tǒng)的缸套內(nèi)壁加工工藝為珩磨，珩磨工藝是利用珩磨條的珩齒和珩磨時珩磨頭的上下運動來控制缸套表面網(wǎng)紋的夾角及網(wǎng)紋溝槽深度，在缸套表面形成了不可控的、雜亂的儲油結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋深淺不一，微坑較深部位其缸套內(nèi)壁的光潔度較大，增大了 缸套內(nèi)壁的儲油能力，而較淺的網(wǎng)紋經(jīng)過一段時間的磨合后，微坑輕易就被磨損掉，從而失去了儲油功能，而磨損掉的細屑混入潤滑油中，會進一步加速發(fā)動機缸套的磨損，使發(fā)動機的壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，以提高缸套內(nèi)壁的儲油量。本發(fā)明的另一個目的是提供上述缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，其特征在于包括螺旋線和微坑，所述螺旋線深度為I 150um，寬度為I lOOum，頭數(shù)為10 100頭，節(jié)距為I 20mm ;所述微坑深度為3 lOOum。缸套內(nèi)壁上段的螺旋線深度為I lOOum，微坑深度為I lOOum。缸套內(nèi)壁中段的螺旋線的節(jié)距為I 15mm。缸套內(nèi)壁下段的螺旋線深度為I lOOum。所述螺旋微坑與水平方向的夾角為30°C 145°C。所述螺旋線內(nèi)的微坑密度20 350個/ cm2。所述缸套內(nèi)壁上段的螺旋線內(nèi)的微坑密度50 350個/ cm2。本發(fā)明的另一個目的是這樣實現(xiàn)的，上述缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法激光器發(fā)射的激光經(jīng)光纖形成激光束投射到反光鏡上，所述激光束經(jīng)反光鏡折射到缸套內(nèi)壁上刻蝕微坑和螺旋線。激光功率為0. 2 2. 5KW，脈寬2 10MS，頻率100 1000HZ，基模為ΤΜ00。對缸套內(nèi)壁上段進行刻蝕微坑和螺旋線時，激光功率為0. 2 I. 5KW，頻率100 800HZ。對缸套內(nèi)壁中段進行刻蝕微坑和螺旋線時，激光功率為0. 5 2. 5KW。對缸套內(nèi)壁下段進行刻蝕微坑和螺旋線時，激光功率為0. 2 2. OKff,脈寬2 6MS，頻率 100 800HZ。本發(fā)明具有如下有益效果I、本發(fā)明缸套內(nèi)壁上段部位的表面均峰谷RZDi=2. O 4. 5um,核心剖面深度Rk=O. 5 I. 4um，溝痕材料比率Mr2=65 85%，儲油量為蘭O. 3。缸套內(nèi)壁中段部位的表面均峰谷RZDi=2. O 5. 5um,核心剖面深度Rk=O. 5 I. 7um,溝痕材料比率Mr2=55 90%,儲油量為蘭O. 4。缸套內(nèi)壁下段部位的表面均峰谷RZDi=3. O 5. 5um,核心剖面深度Rk=O. 6
I.7um,溝痕材料比率Mr2=55 70%，儲油量為3 O. 3，本發(fā)明大幅度提高了缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的儲油量，提高了潤滑效果。2、本發(fā)明缸套內(nèi)壁表面設(shè)置規(guī)則分布的點狀、線狀潤滑油路結(jié)構(gòu)，耐磨性能比現(xiàn)有技術(shù)提高I 2倍，油耗減少了 20% 25%，缸套磨損從5um降到2. 5um，碳化氫顆粒排放量減少20% 25%，缸套使用壽命提高I. 4倍。 3、本發(fā)明采用編程軟件和柔性光纖激光設(shè)備對激光行程進行精確控制，通過調(diào)整激光工藝參數(shù)，分別對缸套內(nèi)壁上段部位、中段部位、下段部位進行激光造型，方法簡單，精確度高。


圖I為本發(fā)明缸套結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明激光造型導(dǎo)光系統(tǒng)示意圖；圖3為本發(fā)明缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I.缸套內(nèi)壁，2.反光鏡，3.激光束，4.光纖。
具體實施例方式一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)及其制備方法首先，根據(jù)缸套內(nèi)壁I上段、中段、下段摩擦磨損狀況設(shè)計不同的形貌刻蝕參數(shù)。缸套內(nèi)壁I上段的油路由螺旋狀和微坑組成，其螺旋線參數(shù)頭數(shù)為10 100頭，節(jié)距為I 20mm，螺旋線深度為I lOOum，螺旋線寬度為I IOOum ;其微坑參數(shù)微坑深度I lOOum。螺旋微坑在水平方向的夾角為30°C 145°C，螺旋線內(nèi)微坑密度20 350個 / cm2。缸套內(nèi)壁I中段油路由螺旋狀和微坑組成，其螺旋線參數(shù)頭數(shù)為10 100頭，節(jié)距為I 15mm，螺旋線深度為I 150um，螺旋線寬度為I IOOum ;微坑參數(shù)微坑深度
3 lOOum。螺旋微坑在水平方向的夾角為30°C 145°C，螺旋線內(nèi)微坑密度50 350個/
2
cm ο缸套內(nèi)壁I下段油路由螺旋狀和微坑組成，其螺旋線參數(shù)頭數(shù)為10 100頭，節(jié)距為I 20mm，螺旋線深度為I lOOum，螺旋線寬度為I lOOum，微坑參數(shù)；其微坑深度3 lOOum。螺旋微坑在水平方向的夾角為30°C 145°C，螺旋線內(nèi)微坑密度50 200個 / cm2。然后，根據(jù)缸套內(nèi)壁I的設(shè)計參數(shù)，采用編程軟件和柔性光纖激光設(shè)備對激光行程進行精確控制，調(diào)整激光工藝參數(shù)，激光器發(fā)射的激光經(jīng)光纖4形成激光束3投射到反光鏡2上，經(jīng)反光鏡2折射到缸套內(nèi)壁I上，分別對缸套內(nèi)壁I上段部位、中段部位、下段部位進行激光造型。其中激光造型試驗分為兩階段進行，第一階段對預(yù)設(shè)的工藝參數(shù)進行探索性試驗，在確定基本工藝范圍的前提下進行第二階段的正交試驗，激光功率、脈寬和頻率、基模為主要的工藝參數(shù)，根據(jù)試驗結(jié)果確定激光合金化最佳工藝參數(shù)。其中，缸套內(nèi)壁上段部位激光造型工藝參數(shù)為激光功率為0.2 1.5KW，脈寬2 10MS，頻率100 800HZ，基模為TMOO ；缸套內(nèi)壁中段部位激光造型工藝參數(shù)為激光功率為O. 5 2. 5K W，脈寬2 10MS，頻率 100 1000HZ，基模為 TMOO ；缸套內(nèi)壁下段部位激光造型工藝參數(shù)為激光功率為O. 2 2. 0KW，脈寬2 6MS，頻率100 800HZ，基模為TMOO。激光造型參數(shù)確定后調(diào)整激光光路，激光造型導(dǎo)光系統(tǒng)示意圖如圖2，缸套內(nèi)壁點狀、線狀儲油結(jié)構(gòu)宏觀示意圖如圖3，所制備的缸套內(nèi)壁上段部位的表面均峰谷Rzm =
2.O 4. 5um,核心剖面深度Rk=O. 5 I. 4um,溝痕材料比率Mr2=65 85%，儲油量為蘭O. 3。缸套內(nèi)壁中段部位的表面均峰谷Rzm = 2. O 5. 5um，核心剖面深度Rk=O. 5 I. 7um，溝痕材料比率Mr2=55 90%，儲油量為蘭O. 4。缸套內(nèi)壁下段部位的表面均峰谷RZDi=3. O 5. 5um,核心剖面深度Rk=O. 6 I. 7um,溝痕材料比率Mr2=55 70%，儲油量為蘭O. 3。實施例1-5，一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)及其制備方法，缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)參數(shù)見下表
I;激光工藝參數(shù)見下表2。表I實施例缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，其特征在于包括螺旋線和微坑，所述螺旋線深度為l-150um,寬度為I lOOum，頭數(shù)為10-100頭，節(jié)距為l_20mm ;所述微坑深度為3 lOOum。
2.如權(quán)利要求I所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，其特征在于缸套內(nèi)壁(I)上段的螺旋線深度為Ι-lOOum，微坑深度為I-IOOum ;缸套內(nèi)壁(I)中段的螺旋線的節(jié)距為l_15mm ;缸套內(nèi)壁(I)下段的螺旋線深度為1-lOOum。
3.如權(quán)利要求I或2所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述螺旋微坑與水平方向的夾角為30°C 145°C。
4.如權(quán)利要求I或2所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述螺旋線內(nèi)的微坑密度 50 350 個 / cm2。
5.如權(quán)利要求4所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述缸套內(nèi)壁(I)上段的螺旋線內(nèi)的微坑密度20 350個/ cm2。
6.缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于激光器發(fā)射的激光經(jīng)光纖(4)形成激光束(3)投射到反光鏡(2)上，經(jīng)反光鏡(2)折射到缸套內(nèi)壁(I)上刻蝕微坑和螺旋線。
7.如權(quán)利要求6所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于激光功率為O.2-2. 5KW，脈寬 2 10，頻率 100 1000HZ，基模為 TMOO0
8.如權(quán)利要求7所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于對缸套內(nèi)壁(I)上段進行刻蝕微坑和螺旋線時，激光功率為O. 2 I. 5KW，頻率100 800HZ。
9.如權(quán)利要求7所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于對缸套內(nèi)壁(I)中段進行刻蝕微坑和螺旋線時，激光功率為O. 5 2. 5KW。
10.如權(quán)利要求6所述的缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于對缸套內(nèi)壁(I)下段進行刻蝕微坑和螺旋線時，激光功率為O. 2 2. 0KW，脈寬2 6，頻率100 800HZ。
全文摘要
一種缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)，包括螺旋線和微坑，所述螺旋線深度為1-150um，寬度為1～100um，頭數(shù)為10-100頭，節(jié)距為1-20mm；所述微坑深度為3～100um。缸套內(nèi)壁油路結(jié)構(gòu)的制備方法，由激光器發(fā)射的激光經(jīng)光纖形成激光束投射到反光鏡上，經(jīng)反光鏡折射到缸套內(nèi)壁上刻蝕微坑和螺旋線。本發(fā)明缸套內(nèi)壁表面設(shè)置規(guī)則分布的點狀、線狀潤滑油路結(jié)構(gòu)，耐磨性能比現(xiàn)有技術(shù)提高1～2倍，油耗減少了20％～25％，缸套磨損從5um降到2.5um，碳化氫顆粒排放量減少20％～25％，缸套使用壽命提高1.4倍。
文檔編號F16N1/00GK102878289SQ201210372080
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者陳喜鋒, 魏剛, 張鏡斌, 劉海濤, 雷其林 申請人:中國船舶重工集團公司第十二研究所