铸铁缸套表面石墨含量对抗拉缸性能的影响

发布时间：2020-02-04 07:26

【摘要】：目的研究铸铁缸套表面石墨含量对抗拉缸性能的影响规律。方法基于贫油试验方法,对铸铁缸套表面石墨含量分别为0.18%、1.27%、2.13%、3.92%、4.66%、5.88%的铸铁缸套进行抗拉缸试验。试验过程记录抗拉缸时间,使用扫描电子显微镜(SEM)观察缸套的表面形貌并分析成分。结果铸铁缸套表面露出石墨,可以有效延长其抗拉缸时间。随着表面石墨含量的增加,抗拉缸时间呈现先增加后降低的趋势。当表面石墨含量达到4.66%时,抗拉缸时间为8 h,为表面无石墨缸套的9.6倍。结论铸铁缸套表面露出的石墨起到储油和固体润滑剂的作用,可以显著改善配对副的抗黏着性能;另一方面石墨作为软质相,含量过高时,缸套整体承载能力反而减弱,容易发生拉缸。
【图文】：

试验机

相，贫油状态下其对配对副抗拉缸性能起到至关重要的作用。拉缸是发生在缸套表面的摩擦学行为，表面石墨含量是影响拉缸性能的重要因素，而针对表面石墨含量对抗拉缸性能的研究却较少。本文选用的铸铁缸套石墨含量为6.13%，通过机械抛光使表面石墨含量不同，与CuSn-Cr复合镀层活塞环配副，对比表面石墨含量不同缸套所属配对副的抗拉缸性能，分析石墨对改善缸套-活塞环配对副抗黏着性能的影响机理。1试验1.1设备采用对置往复式缸套-活塞环摩擦磨损试验机，基于贫油试验方法[18]，进行抗拉缸试验。试验机结构如图1所示。试验过程中，活塞环试样固定在夹具中，保持不动，缸套试样由曲柄连杆机构带动滑块做往复式运动，润滑油通过蠕动泵定量供给到活塞环与缸套之间的摩擦界面。1.2材料CuSn-Cr多镀层活塞环外径300mm，环高5mm，沿圆周方向等分40份，使用电火花切割机切割成活图1试验机结构Fig.1Thestructureoftestingmachine塞环试样，截面形貌如图2所示。铸铁缸套内径300mm，壁厚8mm，沿圆周方向等分为40份，切割成长度为42mm的试样。机械抛光前后，铸铁缸套表面形貌图如图3所示。未经机械抛光的铸铁缸套（1#缸套）表面因加工工艺导致球状石墨被金属覆盖，通过机械抛光的方法（为保证试验过程缸套与活塞环的匹配，所采用的抛光方法为：在活塞环表面包裹砂纸，通过往复式摩擦磨损试验机抛光），将铸铁缸套表面的覆盖层打磨掉，控制机械抛光的程度，改变缸套表面露出球状石墨的含量，1#—6#铸铁缸套表面的石墨含量分别为0.18%、1.27%、2.13%、3.92%、4.66%和5.88%。图2活塞环截面形貌Fig.2Thesectionmorphologyofpistonring试验使用的润滑油型号为CD40，其主要成分（以质量分数计）为：0.021%Zn，0.0206%Ca

形貌,活塞环,形貌,截面

嘁治鍪狴鄐愿纳聘?套-活塞环配对副抗黏着性能的影响机理。1试验1.1设备采用对置往复式缸套-活塞环摩擦磨损试验机，基于贫油试验方法[18]，进行抗拉缸试验。试验机结构如图1所示。试验过程中，活塞环试样固定在夹具中，保持不动，缸套试样由曲柄连杆机构带动滑块做往复式运动，润滑油通过蠕动泵定量供给到活塞环与缸套之间的摩擦界面。1.2材料CuSn-Cr多镀层活塞环外径300mm，环高5mm，沿圆周方向等分40份，使用电火花切割机切割成活图1试验机结构Fig.1Thestructureoftestingmachine塞环试样，截面形貌如图2所示。铸铁缸套内径300mm，壁厚8mm，沿圆周方向等分为40份，切割成长度为42mm的试样。机械抛光前后，铸铁缸套表面形貌图如图3所示。未经机械抛光的铸铁缸套（1#缸套）表面因加工工艺导致球状石墨被金属覆盖，通过机械抛光的方法（为保证试验过程缸套与活塞环的匹配，所采用的抛光方法为：在活塞环表面包裹砂纸，通过往复式摩擦磨损试验机抛光），将铸铁缸套表面的覆盖层打磨掉，控制机械抛光的程度，改变缸套表面露出球状石墨的含量，1#—6#铸铁缸套表面的石墨含量分别为0.18%、1.27%、2.13%、3.92%、4.66%和5.88%。图2活塞环截面形貌Fig.2Thesectionmorphologyofpistonring试验使用的润滑油型号为CD40，其主要成分（以质量分数计）为：0.021%Zn，0.0206%Ca，0.0091%P，Cu和Na少量。1.3条件抗拉缸性能试验由低载磨合、高载磨合和贫油拉缸阶段等三部分组成，表1为抗拉缸性能试验条件。

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