[发明专利]一种缸孔加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缸孔加工方法，属于机械制造及汽车领域。

背景技术

缸孔-活塞环摩擦副是发动机中典型的摩擦副之一，决定了发动机的使用性能和寿命，而缸孔表面的纹理结构又直接关系到发动机的排放性能。目前发动机缸孔的加工普遍采用机械珩磨工艺，该工艺一定程度上改善了缸孔-活塞环摩擦副间的润滑状况。近年来，随着高能技术的发展又出现的缸孔激光织构技术，它具有加工时间短、热应力小、可控性能好等优点。

CN200510116292公开了一种在工件承受摩擦负载面上加工微槽结构的激光珩磨工具。该专利未提出加工前缸孔的表面要求，而事实上是非常关键的，并且该专利激光加工位置的选取并没有考虑缸孔表面的磨损分布，针对性不足。此外，该专利中的微槽结构尺寸过大，因而并没有微观润滑效应，并且微槽结构加工难度大而对应的润滑减摩效果并不优于凹腔。

发动机缸孔各处的磨损状况是不相同的，有的地方极易发生磨损而影响发动机的性能和寿命。很多研究表明缸孔的磨损主要发生在上止点区域和与活塞裙部接触的区域。

发明内容

本发明的目的是改善缸孔-活塞环摩擦副的摩擦学性能，增强缸孔表面耐磨性能，最终使得发动机燃油耗降低1~3%，机油耗降低30~50%。

本发明的一种缸孔加工方法的实施步骤包括：前处理、表面织构、后处理和检测。

前处理通过机械珩磨工艺获得，前处理后的表面形貌参数要求：Rpk≤0.1μm，Rk≤0.15μm，Rvk≤0.3μm，Mr1＜6%，Mr2＞85%。

表面织构。在缸孔内进行表面织构，目标区域为上止点区和活塞裙部配摩区，上止点区覆盖缸孔的上止点，活塞裙部配摩区覆盖缸孔与活塞相对运动中接触区域；上述两区域表面织构参数，凹腔直径、凹腔深度和面积占有率存在差别，上止点区的表面织构参数为：凹腔直径30μm~100μm，凹腔深度5μm~8μm，面积占有率10%~30%；活塞裙部配摩区的表面织构参数为：凹腔直径30μm~100μm，凹腔深度4μm~6μm，面积占有率10%~20%。其中凹腔直径为凹腔形貌的最小二乘直径，凹腔深度为凹腔形貌最深点距缸孔表面距离，面积占有率为织构区域内微凹腔面积占该区域总面积的百分比。通过激光实施加工表面织构，采用二极管泵浦的Nd：YAG连续固体激光器，泵浦电流16~19A，脉冲频率1400~1800Hz，脉冲数1~7次，辅助气体为氮气，气压为0.05~1.00MPa，其中脉冲频率为激光器每秒钟发出的激光脉冲个数，脉冲数为加工单个凹腔所需的激光脉冲总数。

后处理。后处理去除缸孔表面毛刺，使表面Rpk值小于0.1μm。后处理采用抛光工艺，上述抛光工艺的参数为：第一阶段为，结合剂为树脂，材质绿色碳化硅掺杂金刚石，粒度320#的中软砂条，珩磨压力1.0MPa，主轴转速150rpm，垂直速度15m/min，珩磨时间10s；第二阶段为，结合剂为树脂，材质为绿色碳化硅，粒度320#的超软砂条，珩磨压力1.0MPa，主轴转速150rpm，垂直速度15m/min，珩磨时间25s。

检测。加工合格的条件为，缸孔表面实测参数与设计值偏差均小于10%。

本发明的优点在于：显著改善缸孔-活塞环摩擦副的摩擦学性能，缸孔表面耐磨性得以增强，对于发动机使得燃油耗降低1~3%，机油耗降低30~50%。

附图说明

图1是缸孔剖切展平示意图。

图中，1，缸孔；2，L2；3，L3；4，L4；5，L5；6，L6；7，上止点区；8，活塞裙部配摩区。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为缸孔1剖切展平示意图，缸孔1剖切后成两部分，两部分上的织构区域相同。

前处理通过机械珩磨工艺获得，前处理后的表面形貌参数要求：Rpk≤0.1μm，Rk≤0.15μm，Rvk≤0.3μm，Mr1＜6%，Mr2＞85%。