专利名称：表面微刻蚀和微粒复合填充的气缸套内表面强化方法
表面微刻蚀和微粒复合填充的气缸套内表面强化方法技术领域
本发明属于内燃机气缸套内表面强化技术领域，涉及到气缸套内表面的自润滑和自修复功能，是一种新型的气缸套表面强化方法。
背景技术：
现阶段气缸套表面强化方法较多，但大多数是在气缸套安装使用前加工处理，利用喷涂、氮化等方法在气缸套内表面制得一定厚度的强化层，起到耐磨的作用。但在使用过程中，一旦强化层被磨损掉，气缸套磨损速度急剧加速，使得能源、材料浪费较多。后又有在润滑油中添加具有自润滑自修复功能固体颗粒的润滑剂，使得气缸套在使用过程中对磨损后的气缸套进行自修复，但由于添加剂的有限性及分布不均勻性，对有些环境比较苛刻、磨损比较严重的部位不能保证其有效的自修复，即使修复后也是单次性的修复，时间较长之后仍会造成材料的极大浪费。发明内容
为了解决对气缸套内表面环境苛刻、磨损严重的部位定点加强自修复和自修复的单次性，本发明提供一种新型的气缸套表面强化方法来应对这些不足。
本发明的技术方案是首先对气缸套内表面进行微刻蚀，形成密度一定，深度一定， 分布角度一定的微坑；在此基础上，利用球磨机通过挤压、挤渗的方法将具有自润滑、自修复功能的微纳米颗粒与气缸套内壁进行复合、填充。球磨过程中，用气缸套代替球磨机的球磨罐，把微纳米颗粒、球磨介质及球磨用钢球放进去，用密封夹具对气缸套两端进行密封。 微坑起到储存微纳米颗粒的作用，经球磨之后微纳米颗粒牢牢的填充在微坑内，在使用过程中，在摩擦磨损过程中，自润滑、自修复材料缓慢释放，释放后的微纳米颗粒在摩擦热的作用下，利用其自润滑、自修复功能，直接与摩擦副表面产生物理或者化学作用，产生耐磨层；与此同时，生成的耐磨层会封装微坑的口径，减缓微坑内自润滑自修复微纳米颗粒的释放。随着摩擦磨损时间的增加，耐磨层被逐渐磨损掉，此时，微坑口径再次被打开，自润滑、 自修复微纳米颗粒重新缓慢释放，重新形成耐磨层。这种作用可伴随摩擦副的整个寿命周期，减少摩擦副的磨损。
本实验方法的效果和益处是能够对气缸套内表面进行不同程度的微刻蚀填充，环境苛刻、磨损较为严重的气缸套内表面进行深度微刻蚀填充，对环境相对较好、磨损不严重的部位进行轻度微刻蚀；且在气缸套使用过程中，对气缸套内表面进行多次自修复。
图1是经激光微刻蚀后的气缸套内表面微坑直观图。
图2是微坑横截面剖视图。
图3是密闭球磨罐示意图。
图中1球磨用钢球；2气缸套；3密封夹具。具体实施方案
下面结合附图和具体操作规程对本发明技术方案作进一步说明。
微刻蚀则是利用高能率密度，高能量的激光脉冲聚焦在材料表面，使表面材料加热汽化，在材料上形成微坑。按要求加工出微坑深度100 200 μ m，微坑面积占有率30 45% (即微坑的稀密程度)、微坑分布角度50 65° (即微坑之间的分布角度)下的气缸套，如图1、2所示。填充材料则为蛇纹石微纳米颗粒，由球磨机所制得，其微粒直径在微纳米级别。蛇纹石微纳米颗粒与气缸套进行复合则是利用球磨机对气缸套内壁进行球磨挤渗，把整个气缸套2当做球磨罐放在球磨机上，把蛇纹石微纳米颗粒、球磨介质及球磨用钢球1放进去，用密封夹具3对气缸套两端进行密封，如图3所示。球磨机在一定转速下运行一定的时间5 IOh (小时)，把微纳米颗粒挤渗、填充在微坑内。球磨用钢球与微纳米颗粒的质量配比为10 1 15 1。随着摩擦磨损时间的增加，耐磨层被逐渐磨损掉，此时，微坑口径再次被打开，自润滑、自修复微纳米颗粒重新缓慢释放，重新形成耐磨层。这种作用可伴随摩擦副的整个寿命周期，减少摩擦副的磨损。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种表面微刻蚀和微粒复合填充的气缸套内表面强化方法，其特征在于，首先对气缸套内表面进行微刻蚀，形成微坑；在此基础上，利用球磨机，通过挤压、挤渗的方法将具有自润滑、自修复功能的微纳米颗粒与气缸套内壁进行复合、填充。
2.根据权利要求1所述的气缸套内表面强化方法，其特征在于，首先对气缸套内表面进行微刻蚀，形成微坑深度100 μ m 200 μ m,微坑面积占有率30 45 %、微坑分布角度 50° 65°的微坑；在此基础上，利用球磨机通过挤压、挤渗将具有自润滑、自修复功能的微纳米颗粒与气缸套内表面的微坑进行复合、填充，球磨机运行在5 10h。
3.根据权利要求1所述的气缸套内表面强化方法，其特征在于，球磨过程中，用气缸套代替球磨机的球磨罐，把微纳米颗粒、球磨介质纯净水及球磨用钢球放进去，用密封夹具对气缸套两端进行密封。
4.根据权利要求1、2或3所述的气缸套内表面强化方法，其特征在于所述微纳米颗粒是蛇纹石微纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述的气缸套内表面强化方法，其特征在于所述球磨用钢球与微纳米颗粒的质量配比为10 1 15 1。
全文摘要
本发明公开了一种表面微刻蚀和微粒复合填充的气缸套内表面强化方法，属于内燃机气缸套内表面强化技术领域。其特征是利用激光对气缸套内表面进行刻蚀，得到一定深度、一定面积占有率、一定分布角度的微坑，之后利用球磨机将一定粒径具有自润滑、自修复功能的蛇纹石微纳米颗粒填充在微坑内。本实验方法的效果和益处是能够对气缸套内表面进行不同程度的微刻蚀填充，环境苛刻、磨损较为严重的气缸套内表面进行深度微刻蚀填充，对环境相对较好、磨损不严重的部位进行轻度微刻蚀填充；且在气缸套使用过程中，对气缸套内表面进行多次自修复。
文档编号B24B19/00GK102513900SQ20111033495
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者严志军, 付景国, 徐久军, 朱新河, 王天龙 申请人:大连海事大学