一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法
【專利摘要】一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，先配制類合金化溶液，然后進行合金化溶液配制；再進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中，提出后裝卡于的卡盤上進行旋轉；再使圓柱內壁激光表面合金化，然后進行網絡造型激光刻蝕，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到Ra0.8，本發明解決圓柱形工件內壁耐磨性能不足問題，改善其內壁潤滑條件，提高使用壽命。
【專利說明】一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于圓柱結構內壁儲油【技術領域】，特別涉及一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法。
【背景技術】
[0002]圓柱結構內壁儲油改性技術于本世紀初起源于德國，主要是在摩擦副表面加工一定規則形貌的微坑，可改善表面摩擦特性，提高潤滑、耐磨性能，在國外已經應用于航空、石化、造船、汽車制造等行業的汽缸表面處理中，以提高汽缸的抗磨、潤滑性能從而提高汽缸使用壽命，2003年，德國格林公司將該技術應用于汽車發動機氣缸的加工中，使汽缸的耐磨潤滑性能大幅度提高，此后，許多發達國家紛紛效仿福特公司，對發動機缸套內壁進行微坑處理。
[0003]國內在此方面的研宄主要集中于在內壁表面采用機械加工的方式預制微坑。現有技術存在的缺點為:內壁儲油面積小，內壁耐磨性差，內壁腐蝕大。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，解決圓柱形工件內壁耐磨性能不足問題，改善其內壁潤滑條件，提高使用壽命。
[0005]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:
[0006]一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，包括以下步驟:
[0007]步驟I)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:6?15%Al203、8 ?16% ZrO2,45 ?65% NiUO ?13% CrU ?5% B、1 ?5% Si,2 ?6% Ce02;S后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮；
[0008]步驟2)然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中30?80min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速8_12轉/min,勻速旋轉20-40min，如需要增加預置層厚度，需要重復該過程；
[0009]步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為2.1?4.5KW、激光掃描速度300?700mm/min，預制類合金化層厚度為0.15?0.34mm ；
[0010]步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.08?0.14mm ;網格線深度，邊界部位的深度100?180um，邊界部位是距離圓柱邊界2-3_部位，內部菱形部位的深度150?350um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為2.4?4.5KW、激光掃描速度150?BOOmm/mi η ；
[0011]步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到Ra0.8。
[0012]本發明的有益效果:
[0013]通過陶瓷相合金化大幅提高圓柱內壁耐磨性能；網絡儲油結構可使圓柱結構工件儲油量提高30%以上，磨損量降低30%以上，摩擦系數相對降低10% ;制備的合金化層可防止工件長期使用造成的微槽周圍磨損，保證儲油結構的長效性；網絡式的儲油結構可增加潤滑油的流動性，提高內壁潤滑性，降低變質潤滑油聚集造成的內壁腐蝕。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]附圖為本發明實施例1的圓柱內壁網絡造型局部示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施例對本發明做詳細描述。
[0016]實施例1
[0017]一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，包括以下步驟:
[0018]步驟I)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:15% Al2O3,16% ZrO2,55% Ni,10% Cr,l% BU% Si,2% CeO2;然后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮；
[0019]步驟2)，然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，預制厚度0.32mm，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中30min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速10轉/min，勾速旋轉20min，單獨一層厚度0.15mm，兩層厚度0.25mm，三層厚度達到0.32mm ；
[0020]步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為2.6KW、激光掃描速度400mm/min，預制類合金化層厚度為0.18mm ；
[0021]步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.12mm ;;網格線深度，邊界部位的深度150um，邊界部位是距離圓柱邊界2mm部位，內部菱形部位的深度150um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，參照附圖，附圖為圓柱內壁網絡造型局部示意圖，圖中網格邊界線距圓柱邊界2mm;網絡造型基本單元為菱形，菱形夾角為120°，間距為0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為2.8KW、激光掃描速度600mm/min ；
[0022]步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到Ra0.8。
[0023]本實施例的有益效果:通過陶瓷相合金化大幅提高圓柱內壁耐磨性能；網絡儲油結構可使圓柱結構工件儲油量提高1%，磨損量降低0.6%，摩擦系數相對降低0.2% ;制備的合金化層可防止工件長期使用造成的微槽周圍磨損，保證儲油結構的長效性；網絡式的儲油結構可增加潤滑油的流動性，提高內壁潤滑性，降低變質潤滑油聚集造成的內壁腐蝕。
[0024]實施例2
[0025]一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，包括以下步驟:
[0026]步驟I)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:9% Al2O3,11% ZrO2,58% Ni,12% Cr,3% B,2% Si,5% CeO2;然后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮；
[0027]步驟2)，然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中50min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速12轉/min,勻速旋轉40min，單獨一層厚度0.17mm，兩層厚度0.28mm，三層厚度達到0.34mm ；
[0028]步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為3.5KW、激光掃描速度300mm/min，預制類合金化層厚度為0.34mm ；
[0029]步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.14mm ;;網格線深度，邊界部位的深度180um，邊界部位是距離圓柱邊界2mm部位，內部菱形部位的深度350um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為4KW、激光掃描速度 300mm/mi η ；
[0030]步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到Ra0.8。
[0031]本實施例的有益效果:通過陶瓷相合金化大幅提高圓柱內壁耐磨性能；網絡儲油結構可使圓柱結構工件儲油量提高1.2%，磨損量降低0.55%，摩擦系數相對降低0.21% ;制備的合金化層可防止工件長期使用造成的微槽周圍磨損，保證儲油結構的長效性；網絡式的儲油結構可增加潤滑油的流動性，提高內壁潤滑性，降低變質潤滑油聚集造成的內壁腐蝕。
[0032]實施例3
[0033]一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，包括以下步驟:
[0034]步驟I)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:6% Al2O3,8% ZrO2,65% N1、13% Cr,2% B,2% Si,4% CeO2;然后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮；
[0035]步驟2)，然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中80min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速10轉/min,勻速旋轉20min，單獨一層厚度0.15mm，兩層厚度0.25mm，三層厚度達到0.32mm ；
[0036]步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為3.2KW、激光掃描速度500mm/min，預制類合金化層厚度為0.15mm ；
[0037]步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.13mm ;;網格線深度，邊界部位的深度IlOum，邊界部位是距離圓柱邊界3mm部位，內部菱形部位的深度250um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為2.5KW、激光掃描速度500mm/min ；
[0038]步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到Ra0.8。
[0039]本實施例的有益效果:通過陶瓷相合金化大幅提高圓柱內壁耐磨性能；網絡儲油結構可使圓柱結構工件儲油量提高1%，磨損量降低0.58%，摩擦系數相對降低0.2% ;制備的合金化層可防止工件長期使用造成的微槽周圍磨損，保證儲油結構的長效性；網絡式的儲油結構可增加潤滑油的流動性，提高內壁潤滑性，降低變質潤滑油聚集造成的內壁腐蝕。
【權利要求】
1.一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:6?15% Al2O3,8 ?16% ZrO2,45 ?65% NiUO ?13% CrU ?5% B、1 ?5% Si,2 ?6% Ce02;S后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮；步驟2)然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中30?80min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速8-12轉/min,勻速旋轉20-40min，如需要增加預置層厚度，需要重復該過程； 步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為2.1?4.5KW、激光掃描速度300?700mm/min，預制類合金化層厚度為0.15?0.34mm ； 步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.08?0.14mm ;網格線深度，邊界部位的深度100?180um，邊界部位是距離圓柱邊界2-3mm部位，內部菱形部位的深度150?350um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為2.4?4.5KW、激光掃描速度150?BOOmm/mi η ； 步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到 Ra0.8。
2.根據權利要求1所述的一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:15% Al203、16%ZrO2,55% Ni,10% Cr,l% BU% Si,2% CeO2;然后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮； 步驟2)，然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，預制厚度0.32mm，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中30min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速10轉/min，勻速旋轉20min，單獨一層厚度0.15mm，兩層厚度0.25mm，三層厚度達到0.32mm ； 步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為2.6KW、激光掃描速度400mm/min，預制類合金化層厚度為0.18mm ； 步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.12mm；;網格線深度，邊界部位的深度150um，邊界部位是距離圓柱邊界2mm部位，內部菱形部位的深度150um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為2.8KW、激光掃描速度600mm/miη ； 步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到 Ra0.8。
3.根據權利要求1所述的一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:9% Α1203、11%ZrO2,58% Ni,12% Cr,3% B,2% Si,5% CeO2;然后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮； 步驟2)，然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中50min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速12轉/min,勻速旋轉40min，單獨一層厚度0.17mm，兩層厚度0.28mm，三層厚度達到0.34mm ； 步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為3.5KW、激光掃描速度300mm/min，預制類合金化層厚度為0.34mm ； 步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.14mm ;;網格線深度，邊界部位的深度180um，邊界部位是距離圓柱邊界2mm部位，內部菱形部位的深度350um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為4KW、激光掃描速度300mm/min ； 步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到 Ra0.8。
4.根據權利要求1所述的一種圓柱內壁網絡儲油結構制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1)，先配制類合金化溶液，使類合金化涂料的重量百分比配比為:6% Al203、8%ZrO2,65% Ni,13% Cr,2% B,2% Si,4% CeO2;然后進行合金化溶液配制，使合金化溶液的重量百分比配比為:20%合金化涂料對應80%丙酮； 步驟2)，然后進行類合金化涂料預置，采用浸入預置方式，即將圓柱形工件全部浸入合金化溶液中80min，提出后裝卡于卡盤上進行旋轉，轉速10轉/min,勻速旋轉20min，單獨一層厚度0.15mm，兩層厚度0.25mm，三層厚度達到0.32mm ； 步驟3)，再使圓柱內壁激光表面合金化，激光功率為3.2KW、激光掃描速度500mm/min，預制類合金化層厚度為0.15mm ； 步驟4)，然后進行網絡造型激光刻蝕，網絡式微槽的寬度為0.13mm；;網格線深度，邊界部位的深度llOum，邊界部位是距離圓柱邊界3mm部位，內部菱形部位的深度250um，內部菱形部位的菱形間距0.2R，R為圓柱直徑，據此確定的激光功率為2.5KW、激光掃描速度500mm/min ； 步驟5)，最后采用流體拋光光整對激光造型表面進行流線型光整，解決儲油通道邊界毛化問題，降低缸套內表面由于改性引起的粗糙度升高問題，流體拋光完后，表面光潔度達到 Ra0.8。
【文檔編號】F16J10/00GK104455407SQ201410611906
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】魏剛, 李延安, 劉洲超, 陳喜鋒, 雷其林, 費航軍 申請人:中國船舶重工集團公司第十二研究所