一种缸套内壁油路结构及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210372080.4	申请日：	2012.09.29
公开号：	CN102878289A	公开日：	2013.01.16
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F16J 10/04申请日:20120929\|\|\|公开
IPC分类号：	F16J10/04; F16N1/00; B23K26/36	主分类号：	F16J10/04
申请人：	中国船舶重工集团公司第十二研究所
发明人：	陈喜锋; 魏刚; 张镜斌; 刘海涛; 雷其林
地址：	713102 陕西省咸阳市西城区金城路西段
优先权：
专利代理机构：	西安弘理专利事务所 61214	代理人：	罗笛
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内容摘要

一种缸套内壁油路结构，包括螺旋线和微坑，所述螺旋线深度为1-150um，宽度为1～100um，头数为10-100头，节距为1-20mm；所述微坑深度为3～100um。缸套内壁油路结构的制备方法，由激光器发射的激光经光纤形成激光束投射到反光镜上，经反光镜折射到缸套内壁上刻蚀微坑和螺旋线。本发明缸套内壁表面设置规则分布的点状、线状润滑油路结构，耐磨性能比现有技术提高1～2倍，油耗减少了20％～25％，缸套磨损从5um降到2.5um，碳化氢颗粒排放量减少20％～25％，缸套使用寿命提高1.4倍。

权利要求书

权利要求书一种缸套内壁油路结构，其特征在于：包括螺旋线和微坑，所述螺旋线深度为1‑150um，宽度为1～100um，头数为10‑100头，节距为1‑20mm；所述微坑深度为3～100um。
如权利要求1所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：缸套内壁（1）上段的螺旋线深度为1‑100um，微坑深度为1‑100um；缸套内壁（1）中段的螺旋线的节距为1‑15mm；缸套内壁（1）下段的螺旋线深度为1‑100um。
如权利要求1或2所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：所述螺旋微坑与水平方向的夹角为30℃～145℃。
如权利要求1或2所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：所述螺旋线内的微坑密度50～350个／cm2。
如权利要求4所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：所述缸套内壁（1）上段的螺旋线内的微坑密度20～350个／cm2。
缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：激光器发射的激光经光纤（4）形成激光束（3）投射到反光镜（2）上，经反光镜（2）折射到缸套内壁（1）上刻蚀微坑和螺旋线。
如权利要求6所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：激光功率为0.2‑2.5KW，脉宽2～10，频率100～1000HZ，基模为TM00。
如权利要求7所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：对缸套内壁（1）上段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.2～1.5KW，频率100～800HZ。
如权利要求7所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：对缸套内壁（1）中段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.5～2.5KW。
如权利要求6所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：对缸套内壁（1）下段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.2～2.0KW，脉宽2～6，频率100～800HZ。

说明书

说明书一种缸套内壁油路结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种缸套，具体涉及一种缸套内壁油路结构。本发明还涉及这种缸套油路的制备方法。
背景技术
缸套内壁是活塞做往复运动的导行面，工作中缸套和活塞这对摩擦副处在高温、高压及有着微粒与腐蚀介质的工况下，过渡磨损会造成漏油、漏汽及功率下降，这就需要缸套内壁具有良好的润滑，在使用润滑油的基础上，还需要在缸套内壁表面合理制备储油结构，该储油结构以微点线为主。
传统的缸套内壁加工工艺为珩磨，珩磨工艺是利用珩磨条的珩齿和珩磨时珩磨头的上下运动来控制缸套表面网纹的夹角及网纹沟槽深度，在缸套表面形成了不可控的、杂乱的储油结构。这种结构的网纹深浅不一，微坑较深部位其缸套内壁的光洁度较大，增大了缸套内壁的储油能力，而较浅的网纹经过一段时间的磨合后，微坑轻易就被磨损掉，从而失去了储油功能，而磨损掉的细屑混入润滑油中，会进一步加速发动机缸套的磨损，使发动机的寿命降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缸套内壁油路结构，以提高缸套内壁的储油量。
本发明的另一个目的是提供上述缸套内壁油路结构的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，一种缸套内壁油路结构，其特征在于：包括螺旋线和微坑，所述螺旋线深度为1～150um，宽度为1～100um，头数为10～100头，节距为1～20mm；所述微坑深度为3～100um。
缸套内壁上段的螺旋线深度为1～100um，微坑深度为1～100um。
缸套内壁中段的螺旋线的节距为1～15mm。
缸套内壁下段的螺旋线深度为1～100um。
所述螺旋微坑与水平方向的夹角为30℃～145℃。
所述螺旋线内的微坑密度20～350个／cm2。
所述缸套内壁上段的螺旋线内的微坑密度50～350个／cm2。
本发明的另一个目的是这样实现的，上述缸套内壁油路结构的制备方法：激光器发射的激光经光纤形成激光束投射到反光镜上，所述激光束经反光镜折射到缸套内壁上刻蚀微坑和螺旋线。
激光功率为0.2～2.5KW，脉宽2～10MS，频率100～1000HZ，基模为TM00。
对缸套内壁上段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.2～1.5KW，频率100～800HZ。
对缸套内壁中段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.5～2.5KW。
对缸套内壁下段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.2～2.0KW，脉宽2～6MS，频率100～800HZ。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明缸套内壁上段部位的表面均峰谷RZDi=2.0～4.5um，核心剖面深度RK=0.5～1.4um，沟痕材料比率Mr2=65～85%，储油量为≧0.3。缸套内壁中段部位的表面均峰谷RZDi=2.0～5.5um，核心剖面深度RK=0.5～1.7um，沟痕材料比率Mr2=55～90%，储油量为≧0.4。缸套内壁下段部位的表面均峰谷RZDi=3.0～5.5um，核心剖面深度RK=0.6～1.7um,沟痕材料比率Mr2=55～70%，储油量为≧0.3，本发明大幅度提高了缸套内壁油路结构的储油量，提高了润滑效果。
2、本发明缸套内壁表面设置规则分布的点状、线状润滑油路结构，耐磨性能比现有技术提高1～2倍，油耗减少了20％～25％，缸套磨损从5um降到2.5um，碳化氢颗粒排放量减少20％～25％，缸套使用寿命提高1.4倍。
3、本发明采用编程软件和柔性光纤激光设备对激光行程进行精确控制，通过调整激光工艺参数，分别对缸套内壁上段部位、中段部位、下段部位进行激光造型，方法简单，精确度高。
附图说明
图1为本发明缸套结构示意图；
图2为本发明激光造型导光系统示意图；
图3为本发明缸套内壁油路结构示意图；
图中，1.缸套内壁，2.反光镜，3.激光束，4.光纤。
具体实施方式
一种缸套内壁油路结构及其制备方法：
首先，根据缸套内壁1上段、中段、下段摩擦磨损状况设计不同的形貌刻蚀参数。
缸套内壁1上段的油路由螺旋状和微坑组成，其螺旋线参数：头数为10～100头，节距为1～20mm，螺旋线深度为1～100um，螺旋线宽度为1～100um；其微坑参数：微坑深度1～100um。螺旋微坑在水平方向的夹角为30℃～145℃，螺旋线内微坑密度20～350个／cm2。
缸套内壁1中段油路由螺旋状和微坑组成，其螺旋线参数：头数为10～100头，节距为1～15mm，螺旋线深度为1～150um，螺旋线宽度为1～100um；微坑参数：微坑深度3～100um。螺旋微坑在水平方向的夹角为30℃～145℃，螺旋线内微坑密度50～350个／cm2。
缸套内壁1下段油路由螺旋状和微坑组成，其螺旋线参数：头数为10～100头，节距为1～20mm，螺旋线深度为1～100um，螺旋线宽度为1～100um，微坑参数；其微坑深度3～100um。螺旋微坑在水平方向的夹角为30℃～145℃，螺旋线内微坑密度50～200个／cm2。
然后，根据缸套内壁1的设计参数，采用编程软件和柔性光纤激光设备对激光行程进行精确控制，调整激光工艺参数，激光器发射的激光经光纤4形成激光束3投射到反光镜2上，经反光镜2折射到缸套内壁1上，分别对缸套内壁1上段部位、中段部位、下段部位进行激光造型。
其中激光造型试验分为两阶段进行，第一阶段对预设的工艺参数进行探索性试验，在确定基本工艺范围的前提下进行第二阶段的正交试验，激光功率、脉宽和频率、基模为主要的工艺参数，根据试验结果确定激光合金化最佳工艺参数。
其中，缸套内壁上段部位激光造型工艺参数为：激光功率为0.2～1.5KW，脉宽2～10MS，频率100～800HZ，基模为TM00；
缸套内壁中段部位激光造型工艺参数为：激光功率为0.5～2.5KW，脉宽2～10MS，频率100～1000HZ，基模为TM00；
缸套内壁下段部位激光造型工艺参数为：激光功率为0.2～2.0KW，脉宽2～6MS，频率100～800HZ，基模为TM00。
激光造型参数确定后调整激光光路，激光造型导光系统示意图如图2，缸套内壁点状、线状储油结构宏观示意图如图3，所制备的缸套内壁上段部位的表面均峰谷RZDi＝2.0～4.5um，核心剖面深度RK=0.5～1.4um，沟痕材料比率Mr2=65～85%，储油量为≧0.3。缸套内壁中段部位的表面均峰谷RZDi＝2.0～5.5um，核心剖面深度RK=0.5～1.7um，沟痕材料比率Mr2=55～90%，储油量为≧0.4。缸套内壁下段部位的表面均峰谷RZDi=3.0～5.5um，核心剖面深度RK=0.6～1.7um,沟痕材料比率Mr2=55～70%，储油量为≧0.3。
实施例1‑5，一种缸套内壁油路结构及其制备方法，缸套内壁油路结构参数见下表1；激光工艺参数见下表2。
表1实施例缸套内壁油路结构参数

表2实施例激光工艺参数

缸套内壁采用普通珩磨和松孔镀铬的磨损率为0.04～0.05mm/kh,油耗为1.0～1.4g/kw.h；本发明缸套内壁表面有规则分布的点状、线状润滑油路结构，磨损率为0.025～0.03mm/kh，耐磨性能比原来提高1～2倍，油耗减少了20％～25％，缸套磨损从5um降到2.5um，碳化氢颗粒排放量减少20％～25％，该点状、线状润滑油路结构可以提高缸套使用寿命提高1.4倍。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102878289 A(43)申请公布日 2013.01.16CN102878289A*CN102878289A*(21)申请号 201210372080.4(22)申请日 2012.09.29F16J 10/04(2006.01)F16N 1/00(2006.01)B23K 26/36(2006.01)(71)申请人中国船舶重工集团公司第十二研究所地址 713102 陕西省咸阳市西城区金城路西段(72)发明人陈喜锋魏刚张镜斌刘海涛雷其林(74)专利代理机构西安弘理专利事务所 61214代理人罗笛(54) 发明名称一种缸套内壁油路结构及其制备方法(57) 摘要一。

2、种缸套内壁油路结构，包括螺旋线和微坑，所述螺旋线深度为1-150um，宽度为1100um，头数为10-100头，节距为1-20mm；所述微坑深度为3100um。缸套内壁油路结构的制备方法，由激光器发射的激光经光纤形成激光束投射到反光镜上，经反光镜折射到缸套内壁上刻蚀微坑和螺旋线。本发明缸套内壁表面设置规则分布的点状、线状润滑油路结构，耐磨性能比现有技术提高12倍，油耗减少了2025，缸套磨损从5um降到2.5um，碳化氢颗粒排放量减少2025，缸套使用寿命提高1.4倍。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书5页附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书。

3、1 页说明书 5 页附图 1 页1/1页21.一种缸套内壁油路结构，其特征在于：包括螺旋线和微坑，所述螺旋线深度为1-150um，宽度为1100um，头数为10-100头，节距为1-20mm；所述微坑深度为3100um。2.如权利要求1所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：缸套内壁（1）上段的螺旋线深度为1-100um，微坑深度为1-100um；缸套内壁（1）中段的螺旋线的节距为1-15mm；缸套内壁（1）下段的螺旋线深度为1-100um。3.如权利要求1或2所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：所述螺旋微坑与水平方向的夹角为30145。4.如权利要求1或2所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：。

4、所述螺旋线内的微坑密度50350个cm2。5.如权利要求4所述的缸套内壁油路结构，其特征在于：所述缸套内壁（1）上段的螺旋线内的微坑密度20350个cm2。6.缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：激光器发射的激光经光纤（4）形成激光束（3）投射到反光镜（2）上，经反光镜（2）折射到缸套内壁（1）上刻蚀微坑和螺旋线。7.如权利要求6所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：激光功率为0.2-2.5KW，脉宽210，频率1001000HZ，基模为TM00。8.如权利要求7所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：对缸套内壁（1）上段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.21.5KW，频。

5、率100800HZ。9.如权利要求7所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：对缸套内壁（1）中段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.52.5KW。10.如权利要求6所述的缸套内壁油路结构的制备方法，其特征在于：对缸套内壁（1）下段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.22.0KW，脉宽26，频率100800HZ。权利要求书CN 102878289 A1/5页3一种缸套内壁油路结构及其制备方法技术领域0001 本发明涉及一种缸套，具体涉及一种缸套内壁油路结构。本发明还涉及这种缸套油路的制备方法。背景技术0002 缸套内壁是活塞做往复运动的导行面，工作中缸套和活塞这对摩擦副处在高温。

6、、高压及有着微粒与腐蚀介质的工况下，过渡磨损会造成漏油、漏汽及功率下降，这就需要缸套内壁具有良好的润滑，在使用润滑油的基础上，还需要在缸套内壁表面合理制备储油结构，该储油结构以微点线为主。0003 传统的缸套内壁加工工艺为珩磨，珩磨工艺是利用珩磨条的珩齿和珩磨时珩磨头的上下运动来控制缸套表面网纹的夹角及网纹沟槽深度，在缸套表面形成了不可控的、杂乱的储油结构。这种结构的网纹深浅不一，微坑较深部位其缸套内壁的光洁度较大，增大了缸套内壁的储油能力，而较浅的网纹经过一段时间的磨合后，微坑轻易就被磨损掉，从而失去了储油功能，而磨损掉的细屑混入润滑油中，会进一步加速发动机缸套的磨损，使发动机的寿命降低。发。

7、明内容0004 本发明的目的在于提供一种缸套内壁油路结构，以提高缸套内壁的储油量。0005 本发明的另一个目的是提供上述缸套内壁油路结构的制备方法。0006 本发明的目的是这样实现的，一种缸套内壁油路结构，其特征在于：包括螺旋线和微坑，所述螺旋线深度为1150um，宽度为1100um，头数为10100头，节距为120mm；所述微坑深度为3100um。0007 缸套内壁上段的螺旋线深度为1100um，微坑深度为1100um。0008 缸套内壁中段的螺旋线的节距为115mm。0009 缸套内壁下段的螺旋线深度为1100um。0010 所述螺旋微坑与水平方向的夹角为30145。0011 所述螺旋线内。

8、的微坑密度20350个cm2。0012 所述缸套内壁上段的螺旋线内的微坑密度50350个cm2。0013 本发明的另一个目的是这样实现的，上述缸套内壁油路结构的制备方法：激光器发射的激光经光纤形成激光束投射到反光镜上，所述激光束经反光镜折射到缸套内壁上刻蚀微坑和螺旋线。0014 激光功率为0.22.5KW，脉宽210MS，频率1001000HZ，基模为TM00。0015 对缸套内壁上段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.21.5KW，频率100800HZ。0016 对缸套内壁中段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.52.5KW。0017 对缸套内壁下段进行刻蚀微坑和螺旋线时，激光功率为0.。

9、22.0KW，脉宽2说明书CN 102878289 A2/5页46MS，频率100800HZ。0018 本发明具有如下有益效果：0019 1、本发明缸套内壁上段部位的表面均峰谷RZDi=2.04.5um，核心剖面深度RK=0.51.4um，沟痕材料比率Mr2=6585%，储油量为0.3。缸套内壁中段部位的表面均峰谷RZDi=2.05.5um，核心剖面深度RK=0.51.7um，沟痕材料比率Mr2=5590%，储油量为0.4。缸套内壁下段部位的表面均峰谷RZDi=3.05.5um，核心剖面深度RK=0.61.7um,沟痕材料比率Mr2=5570%，储油量为0.3，本发明大幅度提高了缸套内壁油。

10、路结构的储油量，提高了润滑效果。0020 2、本发明缸套内壁表面设置规则分布的点状、线状润滑油路结构，耐磨性能比现有技术提高12倍，油耗减少了2025，缸套磨损从5um降到2.5um，碳化氢颗粒排放量减少2025，缸套使用寿命提高1.4倍。0021 3、本发明采用编程软件和柔性光纤激光设备对激光行程进行精确控制，通过调整激光工艺参数，分别对缸套内壁上段部位、中段部位、下段部位进行激光造型，方法简单，精确度高。附图说明0022 图1为本发明缸套结构示意图；0023 图2为本发明激光造型导光系统示意图；0024 图3为本发明缸套内壁油路结构示意图；0025 图中，1.缸套内壁，2.反光镜，3.激光。

11、束，4.光纤。具体实施方式0026 一种缸套内壁油路结构及其制备方法：0027 首先，根据缸套内壁1上段、中段、下段摩擦磨损状况设计不同的形貌刻蚀参数。0028 缸套内壁1上段的油路由螺旋状和微坑组成，其螺旋线参数：头数为10100头，节距为120mm，螺旋线深度为1100um，螺旋线宽度为1100um；其微坑参数：微坑深度1100um。螺旋微坑在水平方向的夹角为30145，螺旋线内微坑密度20350个cm2。0029 缸套内壁1中段油路由螺旋状和微坑组成，其螺旋线参数：头数为10100头，节距为115mm，螺旋线深度为1150um，螺旋线宽度为1100um；微坑参数：微坑深度3100um。螺。

12、旋微坑在水平方向的夹角为30145，螺旋线内微坑密度50350个cm2。0030 缸套内壁1下段油路由螺旋状和微坑组成，其螺旋线参数：头数为10100头，节距为120mm，螺旋线深度为1100um，螺旋线宽度为1100um，微坑参数；其微坑深度3100um。螺旋微坑在水平方向的夹角为30145，螺旋线内微坑密度50200个cm2。0031 然后，根据缸套内壁1的设计参数，采用编程软件和柔性光纤激光设备对激光行程进行精确控制，调整激光工艺参数，激光器发射的激光经光纤4形成激光束3投射到反光镜2上，经反光镜2折射到缸套内壁1上，分别对缸套内壁1上段部位、中段部位、下段部位说明书CN 10287。

13、8289 A3/5页5进行激光造型。0032 其中激光造型试验分为两阶段进行，第一阶段对预设的工艺参数进行探索性试验，在确定基本工艺范围的前提下进行第二阶段的正交试验，激光功率、脉宽和频率、基模为主要的工艺参数，根据试验结果确定激光合金化最佳工艺参数。0033 其中，缸套内壁上段部位激光造型工艺参数为：激光功率为0.21.5KW，脉宽210MS，频率100800HZ，基模为TM00；0034 缸套内壁中段部位激光造型工艺参数为：激光功率为0.52.5KW，脉宽210MS，频率1001000HZ，基模为TM00；0035 缸套内壁下段部位激光造型工艺参数为：激光功率为0.22.0KW，脉宽26M。

14、S，频率100800HZ，基模为TM00。0036 激光造型参数确定后调整激光光路，激光造型导光系统示意图如图2，缸套内壁点状、线状储油结构宏观示意图如图3，所制备的缸套内壁上段部位的表面均峰谷RZDi2.04.5um，核心剖面深度RK=0.51.4um，沟痕材料比率Mr2=6585%，储油量为0.3。缸套内壁中段部位的表面均峰谷RZDi2.05.5um，核心剖面深度RK=0.51.7um，沟痕材料比率Mr2=5590%，储油量为0.4。缸套内壁下段部位的表面均峰谷RZDi=3.05.5um，核心剖面深度RK=0.61.7um,沟痕材料比率Mr2=5570%，储油量为0.3。0037 实施例1。

15、-5，一种缸套内壁油路结构及其制备方法，缸套内壁油路结构参数见下表1；激光工艺参数见下表2。0038 表1实施例缸套内壁油路结构参数0039 说明书CN 102878289 A4/5页60040 0041 表2实施例激光工艺参数0042 说明书CN 102878289 A5/5页70043 缸套内壁采用普通珩磨和松孔镀铬的磨损率为0.040.05mm/kh,油耗为1.01.4g/kw.h；本发明缸套内壁表面有规则分布的点状、线状润滑油路结构，磨损率为0.0250.03mm/kh，耐磨性能比原来提高12倍，油耗减少了2025，缸套磨损从5um降到2.5um，碳化氢颗粒排放量减少2025，该点状、线状润滑油路结构可以提高缸套使用寿命提高1.4倍。说明书CN 102878289 A1/1页8图1图2图3说明书附图CN 102878289 A。

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