自动变速器表面涂层齿轮温度场特性的仿真与试验研究

齿轮表面涂层是提高变速器齿轮疲劳寿命的有效方法。本文中基于非线性有限元法、传热学和涂层摩擦学理论,将轮齿之间摩擦产生的热视为热源,采用摩擦磨损试验机获得涂层表面的摩擦因数,精确计算稳态条件下涂层齿轮的摩擦热流密度和对流系数;运用ANSYS有限元软件,对某7速双离合器自动变速器涂层齿轮进行不同涂层厚度下温度场的数值仿真,揭示了涂层摩擦因数、转速和转矩等参数对齿轮稳态温度场的影响;采用红外热成像仪在齿轮动力循环加载试验台上测试了不同工况下的齿轮表面温度。结果验证了仿真模型的准确性,并表明,涂层后齿轮摩擦因数的减小可有效降低齿轮的最高本体温度。本研究为变速器齿轮的抗胶合和表面改性设计提供参考依据。     

汽油机铝合金缸孔等离子喷涂摩擦学性能研究

在汽油机铝合金缸体内孔表面,采用大气等离子喷涂(APS)方法制备了1层厚度为150μm左右的铁基涂层来替代传统的铸铁缸套.对缸孔的涂层进行表征,并对缸孔-活塞环摩擦副进行了摩擦试验.试验表明,在铝合金缸孔喷涂等离子铁基涂层,可提高缸孔的硬度,并提高发动机的耐久性和抗拉缸性,使发动机实现轻量化目标.涂层表面精度接近镜面级别,且涂层内含有孔隙,可降低缸孔-活塞组的摩擦系数及摩擦损失,提高发动机燃油经济性.     

活塞环表面PCVD复合陶瓷涂层的摩擦性能研究

采用等离子体化学气相沉积(PCVD)技术对活寒环表面进行复合陶瓷强化处理，并装机进行摩擦磨损试验，研究了复合陶瓷涂层的摩擦磨损特性。用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、显微硬度计分析了活塞环表面涂层的磨痕形貌和元素分布。研究结果表明，活寒环表面PCVD复合陶瓷涂层具有显著的减摩抗磨能力，改善了发动机活塞的摩擦性能并提高了其使用寿命。     

Mo元素对热喷涂铁基涂层组织和摩擦性能的影响

为解决铝合金发动机缸体耐磨性差的问题,采用等离子喷涂技术在铝合金表面制备了不同Mo含量的铁基涂层(XPT-512-Mo),研究了Mo元素对涂层组织结构及摩擦磨损性能的影响.结果表明:XPT-512-Mo铁基涂层主要由铁素体(F)和M o相组成,其截面形貌呈现典型的热喷涂层状结构.摩擦磨损性能表明:在干摩擦/油润滑工况下,随着金属Mo的加入,XPT-512-Mo系涂层的磨损率均有所降低,尤其以低Mo含量的XPT-512-30Mo涂层的摩擦磨损性能最为优异,其原因在于涂层磨损表面形成了MoO3和Fe3 O4的复合氧化物膜层,促进了氧化物的协同润滑作用,发挥了显著的润滑及减摩作用.     

涂层模具干成型金属工件时的摩擦

介绍了涂层模具在金属工件干成型时的摩擦情况。使用环形试样压缩试验，可测出涂层模具和相应金属试样间的摩擦因数。文中也分析了诸如涂层材料、试样表面氧化层、模具表面粗糙度等对摩擦因数的影响。测出的摩擦因数数值与目前冷锻时模具与工件间的摩擦因数数值相比，可认为涂层选择适当后，完全可以进行干成形。这将减小环境污染，升降低生产成本。     

有利于降低发动机燃油耗的活塞裙部表面处理工艺

降低发动机零部件的摩擦,减少其机械损失是降低燃油耗的重要手段。活塞裙部表面涂层及典型的表面处理工艺对降低摩擦及磨损具有重要作用。介绍在活塞裙部形成覆膜的典型工艺,以及各种表面处理工艺和表面改性技术的原理与效果,也阐述新型涂层工艺的实际应用及其发挥的重要作用。     

带磷酸锰转化涂层的自动变速器齿轮疲劳特性的试验研究

为提高自动变速器合金钢齿轮的接触疲劳寿命,将表面转化涂层技术应用到齿轮的抗疲劳点蚀中。运用化学转化膜原理在齿轮表面生成数微米的软质磷酸锰转化涂层,利用SRV多功能摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行评价,采用共焦激光显微镜和扫描电子显微镜对涂层表面微观形貌进行观察,对不同配对副的齿轮接触疲劳特性进行了单对齿轮动力循环疲劳试验和自动变速器疲劳试验,对比分析两种自动变速器油对齿轮副疲劳点蚀的影响,对磷酸锰转化涂层的抗点蚀机理进行了讨论。结果表明,具有磷酸锰转化涂层对齿轮副的啮合初期磨合性有明显改善,齿轮表面产生数微米的软质层,填平了齿轮表面大部分凹凸切削波纹,降低了齿面的局部最大啮合接触应力和金属表面摩擦因数,改善了齿轮啮合时的油膜和润滑状况。对不同表面加工方式的齿轮采用磷酸锰转化涂层和合理选用润滑油可大幅提高齿轮抗接触疲劳能力,可作为提高汽车变速器齿轮疲劳寿命的有效方法。     

用于活塞环的多元多层纳米膜的耐磨性研究

采用离子镀表面处理技术,在合金铸铁活塞环、不锈钢镀铬活塞环表面获得CrN T/iN……C/rN多元多层纳米膜。对涂层进行的测试表明:多元多层纳米膜与基体之间的破裂临界载荷大于30N,与基体之间的结合力较高;多元多层纳米膜涂层的摩擦因数为0.14～0.16,粗糙度R a<0.8μm;多元多层纳米膜涂层具有高的耐磨性,提高了活塞环的使用寿命。     

降低汽油发动机摩擦的活塞环涂层

辉门已研发出一种名为Carboglide的活塞环涂层系统,可降低高负荷汽油发动机摩擦,并进一步降低环组和气缸运转表面间的摩擦损失。Carboglide涂层以碳为基体,特定层结构具有定制的组分,加上经过相应修正的活塞环设计,使燃油效率最高可提高1.5%。     

高强化柴油机活塞裙部固体润滑剂涂层的抗摩擦性能评价

比较了固体润滑涂层在高强化内燃机活塞裙-缸套耦合中降低摩擦和提高抗拉伤的耐摩擦性能。以高纯硫化钼和石墨为基础的聚合物粘结剂制成的各种改性涂层沉积于零件表面,并以石墨基涂层作为参考样品,成功地应用于重型车辆柴油机的钢活塞上。     

活塞销涂层应用试验研究

基于活塞销涂层考核试验方案,借助摆动摩擦磨损试验机,开展CrN和DLC涂层活塞销应用试验研究。试验摩擦温升及宏观磨损形貌分析结果表明:采用CrN和DLC涂层的活塞销比无涂层活塞销具有抑制温升的作用,CrN涂层活塞销耐磨和抗咬合性更优,而DLC涂层活塞销减摩效果相对更优。     

粘滑摩擦诱发汽车驱动轮端起步噪声的分析与控制

为解决驱动半轴与轮毂轴承的接触面在起步力矩冲击下产生粘滑摩擦，导致某车型驱动轮端出现噪声的问题，通过建立AMESim整车传动模型，分析了锁紧力、接触面摩擦特性、花键刚度等因素对粘滑摩擦的影响趋势，并结合仿真结果，从经济性、有效性角度出发，采用对驱动半轴轴肩表面进行磷化工艺处理得到磷酸锰转化涂层以改变接触面摩擦特性的方案，有效解决了该车型的起步噪声问题。     

发动机铝机体气缸表面涂层

Honsel公司采用铝一薄铁法为量产的气缸表面开发了一种新型涂敷工艺。该薄钢涂层具有良好的热机械特性,并且耐磨损、摩擦小。因此,为未来的低燃油耗汽油机和柴油机创造了良好的条件。     

DuroGlide~——用于高燃油效率商用车发动机的新一代活塞环涂层

商用车发动机发展的根本驱动力是提高燃油效率及满足愈加严格的废气排放法规,这为发动机零部件,特别是活塞环的开发提出了重大挑战。在动力气缸中,活塞环组是摩擦损失的重要部件,活塞环组的摩擦损失占发动机总机械摩擦损失的25%,相应影响燃油耗高达4%。要在不影响机油消耗的前提下,减小摩擦功率损失,同时满足由于功率密度增加、缸孔更平滑、润滑减少,以及使用代用燃料等越来越多的活塞环热机械学和摩擦学要求。在这种情况下,以耐磨性和抗刮擦性为特征的活塞环工作表面的可靠性发挥着日益重要的作用。活塞环表面涂层作为关键设计要素,必然是解决活塞环/气缸套摩擦学系统摩擦损失和增加可靠性的主要焦点之一。概述了新一代四面体非晶质碳基(ta-C)活塞环涂层的开发,这项名为"DuroGlide"的活塞环涂层在提高产品性能、减小摩擦方面树立了新的标准。DuroGlide 涂层活塞环与其他同类产品相比,具有更出色的耐久性、耐磨性和抗刮擦性,结合先进的顶环和油环设计,可使商用车发动机节省燃油耗多达1.2%。介绍了DuroGlide涂层如何提供优越的耐磨性和抗刮擦性,从而在润滑条件不良的情况下具有更高的性能和燃油效率。最后,总结了上压缩环和油环的台架试验和发动机验证的基本结果。     

大跨度栓焊钢梁节点复合涂层摩擦面试验研究

大跨度海上桥梁、高原山区桥梁等的建设过程中,施工周期较长的栓焊钢梁存在高强度螺栓节点摩擦面搁置周期较长,摩擦面易发生吐锈,影响其抗滑移性能的情况。为解决钢梁节点板摩擦面质量的长效稳定性问题,提出在节点板摩擦面涂装“电弧喷铝+无机富锌防锈防滑涂料”形成新型复合涂层摩擦面。以浩吉铁路洞庭湖特大桥为背景,制作11组含新型复合涂层摩擦面的试板进行不同涂层厚度及不同静置时间下的高强度螺栓预拉力损失及复合涂层摩擦面抗滑移试验,研究新型复合涂层摩擦面防锈、抗滑移以及高强度螺栓预拉力损失等性能。结果表明：新型复合涂层摩擦面的高强度螺栓预拉力损失不大于5%,满足规范要求;“(180±40)μm电弧喷铝+40μm无机富锌防锈防滑涂料”复合涂层摩擦面历时15个月时摩擦面抗滑移系数不小于0.53,复合涂层摩擦面对于防止摩擦面锈蚀,提升其抗滑移系数的经时稳定性能具有很好的效果,能更好地保证高强度螺栓节点的连接质量。     

无级变速器镁合金金属带表面涂层摩擦磨损性能研究

为减小金属带式无级变速器(CVT)摩擦片与带轮之间的摩擦磨损,提高CVT的传动效率,提出一种经过耐磨涂层热处理后的镁合金材料替代摩擦片轴承钢材料。通过有限元仿真分析得到,不同材料的摩擦片对其接触应力有显著的影响,对其应力分布也有一定的影响,镁合金金属带比轴承钢金属带产生的离心力对系统的影响小很多。实验研究结果表明,在镁合金表面制备的3种耐磨涂层,均可提高镁合金表面的耐磨性能,从而会减小镁合金摩擦片与带轮之间的摩擦磨损,延长CVT金属带的使用寿命。     

减少汽油机活塞环摩擦的涂层

Federal-Mogul公司已开发出一种名为“Carboglide”涂层的活塞环涂层系统,它能减少高增压汽油机的磨损,并进一步降低活塞环组与气缸工作表面之间的摩擦功率损失。将一种具独特性的碳基涂层与相应匹配的活塞环结构相组合,达到了1.5%的节油效果。     

为提高耐磨性而开发的Si-DLC涂层挺杆

为实现低摩擦和高燃油效率,大多数提升式配气机构的发动机采用类金刚石碳(DLC)涂层挺杆。但是,由于低黏度机油的使用和更高的发动机输出功率要求,使得摩擦学环境变得更为严苛,因而对涂层的坚固耐用性提出了更高的要求。为获得较高的涂层效率并提高耐磨性,利用等离子体辅助化学气相沉积法开发了添加5%~9%Si的Si-DLC涂层挺杆,尽管Si-DLC硬度和粘着力等机械性能有所下降,但其热稳定性和耐磨性比DLC涂层有极大提高。Si抑制了DLC涂层的石墨化,涂层表面的薄层氧化硅起到了阻碍氧化或快速导热的作用。     

内燃机活塞的摩擦分析

研究分析类金刚石碳涂层对活塞销及裙部的减摩效果。采用浮动缸套法和弹性流体润滑仿真方法分析活塞裙部摩擦。试验结果表明,类金刚石碳涂层减小了活塞销对缸套的摩擦,并且在发动机低转速和活塞销偏置较大的条件下效果尤为明显,尤其减小了上止点和下止点附近的摩擦。弹性流体润滑仿真证实,类金刚石碳涂层活塞销能够影响活塞的运动,减小活塞裙部与缸套之间的接触压力。     

过热盐水溶液蒸汽处理铁碳合金的物理—化学过程

介绍了过热盐水溶液蒸汽处理铁碳合金的化学热处理新方法，应用热力学分析出该方法的主要化学反应。通过试验确定了过热盐水溶液饱和汽体化学成分与热力学关系和铁碳合金表面氧化膜形成过程。对涂层成分和性能的检测确定了获得减摩涂层的最佳工艺条件。摩擦试验证实用该方法处理的灰铸铁／可锻铸铁摩擦付可使承载荷提高一倍。