内燃机活塞-缸套系统减摩抗磨研究进展

总结了内燃机活塞-缸套系统摩擦磨损的研究成果, 从润滑油改良、表面改性、动力学特性方面综述了系统的减摩抗磨研究方法与技术的发展现状, 讨论了润滑模型、润滑添加剂、表面织构、缸套珩磨、表面涂层与动力学特性对系统减摩抗磨的影响, 分析了系统的摩擦磨损机理。研究结果表明: 活塞-缸套系统的润滑特性具有非线性特征, 润滑状态与添加剂对系统减摩抗磨有较大的影响, 系统润滑状态的不确定性导致多种润滑模型并存, 需进一步建立系统综合润滑模型, 同时需深入探讨润滑油添加剂最佳减磨剂量及减磨机理; 表面改性技术(表面织构、珩磨与涂层)可以大大减少系统表面的摩擦磨损, 由于织构位置分布、加工参数、加工工艺、表面形貌与涂层材料等对接触表面的影响, 表面改性技术减摩抗磨的综合发展相对缓慢, 需进一步研究表面改性减磨的机理与参数优化方法; 活塞-缸套系统的工作条件苛刻, 系统各部件的相互作用相互耦合, 深入探究动力学特性与摩擦磨损的演化规律关系相对困难, 仍需全面考量服役状态下动力学特性与摩擦磨损之间的关系; 未来内燃机整机性能的提高将迫使活塞-缸套系统需具备更高的减摩抗磨性能, 为实现系统经济性与节能减排的目标, 尚需进一步开展系统高效减摩技术。      

热障涂层应力场的微拉曼光谱技术测试研究

采用等离子体喷涂工艺制备了热障涂层实验样品,在不同高温下进行热循环氧化实验。再应用微拉曼光谱法测量了热障涂层样品内残余应力场大小,并分析了试样尺寸、热处理温度和陶瓷涂层厚度对残余应力的影响。经历20次热循环氧化实验后,测得陶瓷涂层内残余应力由初始压缩应力值(-30~-20 MPa)逐渐变化到(-15~15 MPa),与文献[3~7]结果比较一致。最后,用扫描电镜观察了试样截面形貌的变化。     

等离子喷涂陶瓷涂层性能的研究

金属基底上喷涂陶瓷涂层使表面具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等特点.运用等离子喷涂技术在45号钢表面喷涂Al2O3、Al2O3-TiO23%、TiO2、ZrO2-Y2O38%等四种陶瓷涂层,部分采用Ni包Al为打底层.检测陶瓷涂层的硬度、耐磨性及结合力等力学性能,并进行金相和扫描电镜观察.四种陶瓷涂层的表面硬度达到70-3%90HR15N;有打底层的陶瓷涂层的硬度稍大于无底层的涂层硬度;Al2O3-TiO2陶瓷涂层的硬度较大,Al2O3涂层的耐磨性最好;而TiO2涂层的结合强度较高.同种涂层有打底层的情况下结合力较大.对截面样品,金相显微镜和扫描电镜均观察到明显的涂层及打底层形貌,并与以上测试结果相吻合.     

等离子喷涂陶瓷涂层性能的研究

金属基底上喷涂陶瓷涂层使表面具有耐磨、耐磨蚀、耐高温等特点,用运等离子涂技术在４５号钢表面喷涂Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３－３％、ＴｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２－８％Ｙ２Ｏ３等四种陶瓷涂层,部分采用Ｎｉ包Ａｌ为打底层,检测陶瓷涂层的硬度,耐磨性及结合力等力学性能,并进行相和扫描电镜观察,四种陶瓷涂层的表面硬度达到７０－９０ＨＲ１５Ｎ;有打底层的陶瓷涂层的硬度稍大于无底层的涂层硬度;Ａｌ２Ｏ３－３％ＴｉＯ２     

高炉铜质风口套亚音速喷涂层的性能分析

采用氧-乙炔亚音速火焰喷涂工艺对高炉铜质风口套表面喷涂耐高温、耐磨材料，可以改善工件的表面性能。用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等对喷涂层的微观组织进行观察分析，可以为制定合理的喷涂工艺提供试验依据。结果表明，基体与喷涂层界面结合状况良好，界面附近基体组织细化。随着合金粉末中WC含量的增加，涂层的硬度和耐高温性能也明显增加。     

WC-17%Co等离子喷涂层组织结构及磨损性能研究

研究了等离子喷涂WC-17%Co涂层的显微结构、相组成、平均硬度和磨损形貌、耐磨性能。结果表明:涂层硬度较高,喷涂层发生了物相转变。涂层具有很高的耐磨性能,磨损机制以剥落磨损为主。     

柴油机咬缸后活塞、缸套组件拆卸技术研究

为了顺利的拉出咬缸后的活塞、缸套组件,制定了三套不同的方案:利用起吊活塞的专用工具在吊起活塞的同时一起拉出缸套;煤油浸泡法;化学反应水垢结合热胀冷缩再利用自制工具向上顶压缸套的方法。事实证明,第三套方案能够在不损伤机体的情况下拆卸缸套和活塞。     

HVOF喷涂纳米结构WC-12Co涂层的抗汽蚀性能

采用超音速火焰喷涂(HVOF)分别制备了微米及纳米结构WC-12Co金属陶瓷复合涂层,采用超声振动汽蚀装置研究了涂层的抗汽蚀性能,使用SEM微观分析的方法对蚀坑形貌进行了观察,并对汽蚀机理做了初步的探讨.结果表明:纳米结构WC-12Co涂层显示了优异的抗汽蚀性能,汽蚀率仅为微米涂层的1/3,涂层中纳米结构的存在是涂层抗汽蚀性能提高的主要因素.     

改性菜籽油的制备及其摩擦学性能研究

绿色润滑基础油的研究工作在国内外得到了越来越多的重视。以菜籽油为原料,进行酰胺化改性,通过碱值和氮含量的比较,挑选出两种改性菜籽油作为润滑基础油,和纯菜籽油以及加氢油5Cst在四球摩擦磨损试验机上进行摩擦学性能比较,发现改性后的菜籽油相对有较好的极压、抗磨和减摩性能。EDS对磨损钢球表面分析得出醇胺改性后的菜籽油由于含有活性氮元素,其在摩擦表面形成有机氮和无机氮组成的复杂膜,可以明显提高基础油的摩擦学性能。     

Al_2O_3-Al-MgO混合纳米粒子润滑脂添加剂的摩擦学性能

在MRH-3高速环块摩擦磨损实验机上,研究了混合纳米微粒Al,Al2O3,MgO加入到通用锂基脂中的综合摩擦学性能.采用扫描电子显微镜,能量色散谱仪分析了摩擦表面的形貌和元素组成.结果表明:含有混合纳米Al,Al2O3,MgO粒子的润滑脂添加剂比单种纳米粒子显著提高通用锂基脂的减摩、自修复和抗极压综合性摩擦学能.     

NUMERICAL ANALYSIS OF STRIKE OF PISTON TO CYLINDER UNDER SUPERCHARGE CONDITIONS

Objective To investigate the changes to the strike extent of piston to cylinder after engine supercharge design. Methods The lubrication model between the skirt of piston and liner is established by means of piston dynamics, combined with the hydrodynamic lubrication equation. Optimized numerical analysis method is employed in solving the dynamics and lubrication equations. The analyses about piston strike under two combustion gas pressures are performed. Results The peak values of maximum eccentricity under supercharge condition are much greater than under non-supercharge condition, which means a stronger impulsion of piston to cylinder wall and a greater possibility of scuffing. The horizontal velocities of piston in supercharge condition are larger, which illuminate the more unstable motion state. Conclusion The analysis gives a new conclusion. Combustion gas pressure plays an important role in the piston strike motion. Influences of supercharge should be taken into account so that the traditional product test items can be improved.     

水分对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含二氧化硅和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,利用定速摩擦试验机,分别在摩擦速度为7.8~47.1 m/s的范围内,探讨了干、湿摩擦条件下材料摩擦磨损性能的变化情况.结果表明：摩擦表面第三体的状态与干、湿摩擦条件密切相关,并影响材料的摩擦磨损性能.摩擦速度低时,材料的干摩擦系数高于湿摩擦情况,原因在于水起到隔离和润滑作用;摩擦速度提高,干摩擦系数低于湿摩擦条件,这归因于水分对表面的冷却作用降低了基体高温软化程度.     

6300型柴油机气缸套再制造技术研究

针对6300型柴油机气缸套腐蚀磨损严重的情况,文章首先分析了6300型柴油机气缸套的失效机理,然后对气缸套再制造进行了系统的方案设计,并进行了摩擦磨损实验,通过实验得出了涂层的使用性能。     

路面抗滑性能检测与预估方法综述

针对道路工程中路面抗滑性能检测与预估中存在的问题,分别从力学机理、检测方法、预估模型3个方面系统梳理了路面抗滑性能相关成果及进展;基于传统的库伦摩擦定律,阐明了路面抗滑性能的摩擦力学机理,从路面、轮胎以及接触环境3个方面总结了抗滑性能的影响因素;总结了抗滑性能的直接与间接测量方法,重点分析了路表纹理检测技术的难点以及测试数据的预处理方法;对比分析了抗滑性能预估的传统经验统计模型、力学模型以及机器学习等方法的优点与不足。研究结果表明:影响路面抗滑性能的因素众多,传统的摩擦理论难以描述橡胶与粗糙表面接触界面第三体的力学行为,因此,需要进一步研究具有润滑介质的接触界面摩擦机理;抗滑性能直接检测方法功能单一,成本较高,表面纹理的高速无接触自动化检测更加符合未来智能一体化检测需求,但高精度、大量程检测以及数据清洗仍是需要突破的瓶颈;相比现行的各类预估模型,经验统计模型及机器学习弱化了胎-路接触特性,导致预估模型缺乏扩展性;推行有限元仿真力学模型方法,有望进一步揭示复杂物理场下的摩擦机理,从而开发更精准、高效的路面抗滑预估模型。      

基于静动态抗滑特性的路面构造深度测量算法

路面湿滑是诱发交通事故的重要因素，为了解决构造深度和摩擦系数分别从路面静态纹理和动态摩擦运动角度方面反映路面抗滑性时存在的不一致问题，基于激光视觉测量方法得到沥青路面点云数据，提出一种有效构造深度测量算法；首先利用B样条对点云数据进行断点插值，在研究轮胎和路面接触摩擦的几何结构和抗滑机理的基础上，修正路表凹陷点数据；采用断面法估算构造深度，并和摩擦系数测试仪所得的数据进行相关性分析. 研究结果表明:本算法得到的横向和纵向平均构造深度与摩擦系数的相关系数分别为0.896和0.887，优于铺砂法的0.504；该方法能通过静态的构造深度隐性地反映动态的摩擦系数，兼具激光视觉测量方法的高效率和摩擦系数刻画抗滑性能的客观性，达到效率和精度的统一.      

Effects on Microstructure and Properties of Brass Treated by Laser Shock Processing

Laser shock processing （LSP） has been proposed as a new surface treatment for improving hardness, wear resistance and fatigue. In this paper, the effect of LSP on brass is investigated with experiment. Micro-hardness, roughness, microstructure, wear resistance and friction coefficient evolution are investigated for different parameters of LSP. The result shows that the roughness increases after LSP; no ablation is observed; the microstructure has no remarkable ehange; hardness and the wear resistance increase as the pulse density increases.     

摩擦条件对钢质摩擦材料第三体及磨损的影响

摩擦条件对摩擦材料表面第三体的连续性产生重要影响,进而影响材料的摩擦磨损性能.选用两种轨道车辆用低合金制动盘材料与铜基粉末冶金材料为配对摩擦副,在不同速度、压力条件下进行摩擦试验,观察第三体的形成过程中,表面形貌的变化规律及磨损机理.结果表明：在特定的摩擦条件下,第三体的显微硬度可达800~900HV,远高于基体材料的硬度;连续、致密的第三体,使材料具有最低的磨损率;当摩擦转速和压力过低时,磨粒磨损为主要磨损形式,当摩擦转速和压力过高时,黏着磨损将成为主导;在第三体的形成破坏过程中,摩擦速度、压力过低或过高均可能使第三体的破坏速度大于形成速度,使材料的磨损率增大.     

后处理温度对聚酰亚胺基摩擦材料性能的影响

以聚酰亚胺树脂为粘结剂,采用热压法并经不同温度后处理制备聚酰亚胺基摩擦复合材料,研究后处理温度（220～ 300℃）对其摩擦磨损性能等的影响.结果表明：采用260～280℃的后处理温度,摩擦材料摩擦磨损性能较好;后处理温度为220℃和300℃时,材料磨损机制为破坏严重的胶合黏着磨损;后处理温度为240～280℃时,材料磨损机制以轻微黏着磨损和磨粒磨损为主.后处理温度低于300℃时,密度、硬度、压缩强度值略有变化,240℃时,密度、硬度有最大值,压缩强度在260℃后处理有最大值.后处理温度为260 ～ 280℃时,聚酰亚胺基摩擦材料具有最佳的综合性能.     

船舶水润滑橡胶尾轴承摩擦性能试验研究

对船舶水润滑橡胶尾轴承在干摩擦状态、边界润滑状态和动压润滑状态下的摩擦机理进行了分析,并在SSB一100V型船舶尾轴试验机上用尾部加载方式代替简单的中间加载方式对12纵向流水槽平面型橡胶轴承进行摩擦性能试验,分析了尾轴转动线速度和边缘载荷对轴承摩擦因数的影响.结果表明:橡胶尾轴承的摩擦因数随着尾轴线速度的增加而减小,随着边缘载荷的增加先增大后变小.