表面规则微凹腔半径对活塞环润滑性能的影响

以激光微造型活塞环表面为研究对象,建立表面具有规则微观抛物面凹腔结构的数学模型.利用变异多重网格法对该模型进行数值求解,得到活塞环-缸套间最小油膜厚度和无量纲平均摩擦力变化曲线,分析微凹腔半径对活塞环润滑性能的影响.分析结果表明:最小油膜厚度随微凹腔半径增大而明显变厚,无量纲平均摩擦力随微凹腔半径增大而减小,但在进排气冲程中,无量纲平均摩擦力的减小不明显;在压缩做功冲程中,无量纲平均摩擦力的减小显著,当凹腔半径rp从20μm变化到70μm时,无量纲平均摩擦力最多减小了68.7%.

45钢表面微凹腔激光加工工艺

采用"单脉冲同点间隔多次"工艺和"单因素分析法"对45钢进行激光焦点位置、激光功率密度、脉冲重复次数等激光加工工艺参数变化影响激光微造型加工质量的研究。通过此工艺加工的凹腔半径大约为58μm,一个脉冲深度大约为2μm,凹腔圆度好,分布均匀,熔渣少;当激光头距试样加工表面距离为2 mm,激光功率为1.84 W～3.82 W时,重复次数为1～10次时,加工出微凹腔质量最好,重复频率对其影响不大。

气体膨胀成型法膨胀温度对微结构参数的影响

为研究气体膨胀成型法中,膨胀温度对微结构几何参数的影响,采用数值模拟方法分析了微气泡几何参数随膨胀温度的变化规律。结果表明,对于半径和深度分别为50和100μm的模板孔而言,膨胀温度50℃是其形成微气泡的临界温度;对于半径和深度分别为100和400μm的模板孔而言,在80~5000℃的范围内,微气泡直径仅从200μm增大至700μm,高度从100μm增大至700μm。这表明,气体膨胀成型法中微气泡的形成存在临界膨胀温度;当膨胀温度达到临界膨胀温度并且继续升高时,微气泡体积膨胀被分摊到直径方向和高度方向,因此,单纯调整膨胀温度难以实现微气泡参数的大范围调节。

线接触副球墨铸铁表面激光织构对摩擦学特性的影响

为研究线接触情况下激光表面织构对球墨铸铁摩擦学特性的影响,采用调Q半导体泵浦YAG激光器,利用单脉冲同点间隔多次激光加工工艺,对球墨铸铁试样端面进行表面织构化处理.制备出4种不同深度、不同面积占有率的环形阵列分布微凹腔,并在滚滑复合运动的圆柱销与圆盘端面线接触式摩擦磨损试验机上,进行摩擦学试验.结果表明:在相同试验条件下,与光滑试样进行对比,微凹腔试样表面具有较好的减摩效果;对不同深度及面积占有率的微凹腔试样进行摩擦性能试验,结果显示:均存在优化设计值使得织构化表面的摩擦因数最小,并表现出良好的抗擦伤性能.

多孔端面机械密封内流场的数值分析

为了研究由激光加工的多孔端面机械密封的内部流动问题,以被加工密封面的单个微凹腔作为模型,采用计算流体力学(CFD)软件求解N-S方程和k-ε方程,得出环两侧无压状态下的压力、速度和能量分布图,以及环两侧加压状态下单个微凹腔的动静压分布图,并对计算结果进行了分析.研究表明:合适的微孔尺寸可以产生流体动压效应,此时可产生液膜开启力;凹腔的动压分布受凹腔两侧压差的影响,动压分布的改变能够产生一定的液膜阻力,起到减缓泄漏的作用.研究结果为深入了解多孔端面机械密封动压效应的形成机理以及微凹腔的优化设计,提供理论参考.

表面织构群聚行为的无损检测方法及应用

微小尺度表面的无损检测与三维表征是表面微织构技术产业化应用的前提和关键。针对表面织构形貌检测问题,运用激光表面织构技术制备具有群聚效应的织构表面,重新定义织构形貌三维表征参数,采用Hommel-T1000轮廓仪采集微织构的二维轮廓,基于Matlab二次开发的多层拟合处理程序,获得精准微织构三维形貌;通过非线性规划得到多层拟合的可行域及关键参数;对比验证了多层拟合与Wyko-NT1100白光干涉仪表征结果的一致性;根据发动机缸孔织构形貌在线检测的需要,设计并开发了具有低成本和高可靠性特性的无损检测系统。