微粒子喷丸对活塞裙材料摩擦学性能改善研究

发布时间：2017-10-03 17:29

  本文关键词：微粒子喷丸对活塞裙材料摩擦学性能改善研究

  更多相关文章： 活塞裙 微粒子喷丸 喷锡镀膜 表面改性 摩擦学特性

【摘要】：随着全球能源问题和环境问题的日益突出,对内燃机的性能要求越来越苛刻,如提高燃油经济性、机械效率、降低废气排等。活塞-气缸是内燃机的关键摩擦副,运行环境恶劣,易产生磨损甚至胶合,导致内燃机失去正常工作能力。活塞裙部承受侧向载荷,是内燃机中最容易发生磨损或胶合的部件之一,改善其摩擦学性能将有效减小内燃机燃油消耗、提高输出动力、减少有害气体排放、延长活塞组使用寿命。本文对两种活塞裙材料分别进行喷丸处理和喷锡镀膜处理,通过测试表面粗糙度、表面硬度、硬化层、表面织构和镀膜层深度、表面组织状态,表征不同表面处理工艺下材料的表面改性层特性。模拟活塞接触及润滑状态,在MM-200试验机上开展胶合试验,观测摩擦系数、胶合载荷、表面损伤形貌,研究不同表面处理工艺对材料摩擦学性能的影响。结果表明：(1)微粒子喷丸可降低材料表面粗糙度,提高表面硬度,得到微凹坑织构,细化近表面组织；喷锡可在材料表面实现沉积形成氧化锡薄膜,降低表面粗糙度且可以维持表面原始织构；不同喷丸工艺下表面改性层特性不同。(2)胶合试验表明,微粒子喷丸、喷锡和喷丸+喷锡复合处理都可改善摩擦性能,降低摩擦系数,减轻磨损,提高抗胶合能力,且复合处理效果最好。其中微粒子喷丸工艺参数对摩擦学性能有较大的影响,对铝合金材料,最佳微粒子喷丸工艺为Al-SP0.2,对球磨铸铁材料为Fe-SP0.6。(3)微粒子喷丸后,较低的粗糙度有利于改善润滑使摩擦系数减小；较高的表面硬度可提高表面强度,减轻磨损损伤,提高胶合载荷；浅凹坑织构可影响材料表面润湿性、存储润滑油及磨屑从而改善润滑环境,提高摩擦学性能；近表面细化组织可有效抑制表面裂纹的萌生及扩展,减轻接触面粘着磨损。
【关键词】：活塞裙 微粒子喷丸 喷锡镀膜 表面改性 摩擦学特性
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK405
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 活塞-气缸系统中减摩抗磨措施研究现状12-16
• 1.2.1 活塞选材12-13
• 1.2.2 活塞组表面覆膜13-15
• 1.2.3 活塞表面织构化15-16
• 1.3 现有表面处理工艺在减摩应用上的问题及解决办法16-17
• 1.3.1 表面覆膜存在的问题16
• 1.3.2 表面织构化存在的问题16-17
• 1.4 研究课题的提出与意义17-18
• 1.5 技术路线18-19
• 第2章 微粒子喷丸与摩擦磨损试验设计19-30
• 2.1 试验材料19-20
• 2.2 活塞裙材料喷丸处理20-23
• 2.2.1 喷丸设备与丸粒20-21
• 2.2.2 材料的表面处理21-22
• 2.2.3 表面改性层的检测与表征22-23
• 2.3 摩擦学性能测试23-30
• 2.3.1 试验设备23-24
• 2.3.2 试验设计24-28
• 2.3.3 摩擦学性能测试内容28-30
• 第3章 活塞裙材料微粒子喷丸与喷锡处理30-61
• 3.1 铝合金材料微粒子喷丸处理结果30-40
• 3.1.1 喷射参数对材料尺寸的影响30-31
• 3.1.2 喷射参数对粗糙度的影响31-35
• 3.1.3 喷射参数对表面性能的影响35-40
• 3.2 球墨铸铁材料微粒子喷丸处理结果40-49
• 3.2.1 喷射参数对材料尺寸的影响40-41
• 3.2.2 喷射参数对粗糙度的影响41-44
• 3.2.3 喷射参数对表面性能的影响44-49
• 3.3 活塞裙材料喷锡处理结果49-55
• 3.3.1 喷锡对材料粗糙度的影响50-52
• 3.3.2 喷锡材料表面性能52-55
• 3.4 微粒子喷丸处理结果分析与讨论55-59
• 3.4.1 喷丸冲蚀原理56-58
• 3.4.2 材料改质层的形成原理58-59
• 3.4.3 喷锡成膜原理59
• 3.5 本章小结59-61
• 第4章 活塞裙材料摩擦学性能测试61-94
• 4.1 胶合试验61-62
• 4.1.1 胶合参数与胶合判断61-62
• 4.2 铝合金材料摩擦学性能测试结果62-71
• 4.2.1 胶合试验配副及试验结果62-63
• 4.2.2 试验载荷与摩擦系数63-64
• 4.2.3 喷丸处理对摩擦系数的影响64-65
• 4.2.4 喷丸处理对胶合载荷的影响65-66
• 4.2.5 材料磨损面特性66-71
• 4.3 球墨铸铁材料摩擦学性能测试结果71-79
• 4.3.1 胶合配副及试验结果71-72
• 4.3.2 试验载荷与摩擦系数72-73
• 4.3.3 喷丸处理对摩擦系数的影响73-75
• 4.3.4 喷丸处理对胶合载荷的影响75
• 4.3.5 材料磨损面特性75-79
• 4.4 喷锡处理对活塞裙材料摩擦学性能的影响79-87
• 4.4.1 摩擦配副及胶合试验结果80-81
• 4.4.2 试验载荷与摩擦系数81-82
• 4.4.3 喷锡对摩擦系数的影响82-83
• 4.4.4 喷锡对胶合载荷的影响83
• 4.4.5 材料磨损面特性83-87
• 4.5 表面特性参数对胶合的影响87-92
• 4.5.1 胶合过程87-89
• 4.5.2 表面特性参数对胶合性能的影响89-92
• 4.6 本章小结92-94
• 结论94-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-100
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果100

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谢燮揆;;双重喷丸处理[J];机械制造;1992年12期

2 胡家殟;;弹簧表面强化处理(喷丸)的探索[J];机械科学与技术;1992年06期

3 孙清玉;喷丸处理技术的应用和工艺控制[J];航空工艺技术;1992年04期

4 蒋顺龙;表面喷丸工艺在气门加工中的应用[J];柴油机;2001年02期

5 龙伟;小孔喷丸加工喷射强度的控制系统研究[J];机械;2001年04期

6 龙伟;小孔喷丸加工反射装置的运动结构研究[J];江苏机械制造与自动化;2001年04期

7 闫林林;;超声喷丸技术及其应用[J];制造技术与机床;2010年06期

8 刘朝妮;黄昌龙;刘中华;徐海蓉;;旋片喷丸对7150铝合金剥蚀的影响[J];南昌航空大学学报(自然科学版);2012年02期

9 张炜;曹亮;高国强;张万瑜;王永军;孙宝龙;;国内外航空喷丸技术与装备发展[J];航空制造技术;2013年17期

10 肖志瑜;叶旋;陆宇衡;胡磊;张文;;喷丸表面强化处理Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C材料的弯曲疲劳性能及断口分析[J];机械工程学报;2013年20期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 鲁连涛;张继旺;;微粒子喷丸车轴钢疲劳性能分析[A];第十五届全国疲劳与断裂学术会议摘要及论文集[C];2010年

2 吴建中;林德成;秦珏;;热处理及喷丸工艺对齿轮残余应力的影响[A];全国材料理化测试与产品质量控制学术研讨会论文专辑（物理测试部分）[C];2002年

3 赵阳;王磊;于腾;丁海峰;;喷丸处理后的DZ640M合金表面再结晶行为研究[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年

4 邹金文;汪煜;王仁智;;表面形变强化对粉末冶金高温合金组织与性能影响研究[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年

5 李东;陈怀宁;林泉洪;;高能喷丸表面纳米化技术提高接头疲劳强度的可行性研究[A];第十次全国焊接会议论文集（第2册）[C];2001年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 高宏适;Si对喷丸处理渗碳钢剥蚀寿命的影响[N];世界金属导报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 陈艳华;镍基单晶高温合金喷丸层塑性变形行为及其表征研究[D];上海交通大学;2014年

2 栾卫志;TiB_2/Al复合材料喷丸强化及其表征研究[D];上海交通大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周浩锋;马氏体时效不锈钢的喷丸强化[D];浙江大学;2015年

2 刘磊;钢轨钢高能喷丸后组织结构转变机理及性能研究[D];大连交通大学;2015年

3 阚晓阳;纯钛空化水喷丸空蚀和强化的研究[D];大连交通大学;2015年

4 韩东序;CL60车轮运行失效后组织性能及喷丸强化研究[D];大连交通大学;2015年

5 李俊;喷丸对纯钛组织和性能的影响及其生物活性的强化[D];南京理工大学;2015年

6 王利平;喷丸残余应力场及表面粗糙度数值模拟研究[D];山东大学;2015年

7 刘威;齿轮材料喷丸电子束复合工艺组织与性能[D];重庆理工大学;2015年

8 徐洁;射流喷丸表面质量预测研究[D];黑龙江科技大学;2015年

9 周凌风;15-5PH高强钢中心孔喷丸构件的疲劳寿命预测研究[D];浙江大学;2015年

10 邓红华;喷丸处理对铝合金抗再腐蚀性能的规律研究[D];华南理工大学;2015年

，

本文编号：965789