一种复合润滑结构的内燃机缸套的制作方法

1.本发明涉及一种内燃机缸套，尤其涉及一种复合润滑结构的内燃机缸套，属于工程机械领域。


背景技术：

2.据不完全统计，摩擦磨损消耗的能源的三分之一到二分之一，大约80％的失效是磨损引起的。因此，提高机件润滑性能，对节约能源，减少材料消耗，延长机件寿命具有重要的意义。传统摩擦学理论认为：相互接触的表面越光滑磨损量越小。近年来大量研究明：表面并非越光滑就越耐磨，具有一定非光滑形态的表面反而具有更好的抗磨性。表面织构，即在表面加工制备出具有一定尺寸和排列的图案阵列。织构化可以改变表面形貌，进而影响到摩擦副表面的接触状态和润滑状态。表面织构不仅可以存储润滑油和润滑剂，改善摩擦副的润滑；还可以捕捉摩擦副表面由摩擦磨损产生的磨粒，减小由磨粒造成的犁沟作用对表面的损伤，并且减小量接触表面的接触面积，从而有效减小和控制表面摩擦与磨损，延长设备的使用寿命。随着现代工业的迅速发展，能源日益珍贵，对机件在许多高温、低温、真空、重载等恶劣工况下仍能正常工作的要求越来越高，许多研究旨在采用新技术和新材料来减少甚至排除摩擦磨损。固体润滑剂是指可以减少摩擦副间摩擦磨损作用的固体粉末以及涂层薄膜等材料。使用新型环境友好的固体润滑剂逐渐成为绿色生态摩擦学的重要组成部分，具有低剪切特性的各种固体物质(如软金属、石墨、mos2、聚四氟乙烯等)，可在液体润滑失效或无法使用的条件下，有效降低接触运动表面之间的摩擦系数并控制材料磨损。
3.缸套
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活塞环是发动机中的主要摩擦副，其摩擦磨损性能直接影响发动机的动力性能和排放特性。实际的工作过程中，缸套
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活塞环要承受燃烧室内高温、高载、难以润滑的苛刻工况，特别是当活塞环行进到缸套的上止点区域时，摩擦副间的速度极低，润滑油膜难以维持，故而缸套
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活塞环摩擦副会出现磨损加剧、拉缸损伤等摩擦磨损问题为提高缸套可靠性能,必须强化其工作表面来延长其使用寿命。因此对缸套
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活塞环摩擦副表面使其具有自润滑能力的改进工艺，以提高缸套
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活塞环的耐磨性，降低摩擦功耗，对提高内燃机的使用效率有着极其重要的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了在减小缸套
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活塞环摩擦磨损并且延长缸套使用寿命。因此将表面织构技术与固体润滑剂技术相结合，以固体润滑剂来满足苛刻工况下缸套
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活塞环摩擦副对润滑的要求，让表面织构成为固体润滑剂的存储器，通过在缸套内表面加工表面织构并在表面织构内填充固体润滑剂，能够使固体润滑剂受摩擦热膨胀，更好的在缸套表面形成一层转移润滑膜，二者构成的复合润滑结构可以有效地改善缸套
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活塞环摩擦副摩擦磨损性能，延长缸套使用寿命，提高内燃机的使用效率。
5.本发明是这样实现的：
6.一种复合润滑结构的内燃机缸套。包括缸套本体、表面织构、固体润滑剂。所述缸
套本体内表面上加工有表面织构，在表面织构内填充有固体润滑剂。
7.为了达到上述目的，本发明采用的技术手段，所述表面织构利用激光加工方法加工在缸套内表面上。
8.进一步的技术手段，所述的一种复合润滑结构的内燃机缸套，其特征在于，所述表面织构为圆形凹坑，且表面织构在缸套本体内表面上均匀分布。所述表面织构半径为50μm～200μm，所述表面织构面积比为20％～40％，所述表面织构深度为50μm～80μm。
9.进一步的技术手段，所述固体润滑剂采用mos2，并利用电化学沉积技术填充在表面织构内。
10.本发明的有益效果：
11.通过在缸套内表面加工表面织构并在表面织构内填充固体润滑剂，能够使固体润滑剂受摩擦热膨胀，更好的在缸套表面形成一层转移润滑膜，增强缸套润滑性能和延长了极端条件下的润滑寿命，提高了缸套
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活塞环摩擦副减摩性能，极大提高机械效率及缸套工作性能，延长发动机工作寿命。表面织构与固体润滑剂复合之后，呈现出比单一表面处理方法更优的减摩耐磨效果。
12.除此之外，在缸套内表面上制备表面织构，减小缸套和活塞环的接触面积，以减小两接触表面的摩擦和磨损，提高内燃机机械效率，延长缸套使用寿命。
附图说明
13.图1是填充固体润滑剂前的局部立体图；
14.图2是填充固体润滑剂前的局部放大示意图；
15.图3是填充固体润滑剂前的左视剖面图；
16.图4是填充固体润滑剂后的局部立体图；
17.图5是填充固体润滑剂后的局部放大示意图；
18.图6是填充固体润滑剂后的左视剖面图；
19.图7是本发明的装配局部示意图。
20.图8是固体润滑剂作用机理示意图。
21.图中：1
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缸套本体；2
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表面织构；3
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固体润滑剂；4
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活塞环；5
‑ꢀ
活塞；6
‑
转移润滑膜。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术手段和优点能更加清晰，以下结合具体实施案例对本发明进一步详细说明。此处描述的具体实例仅仅用于解释本发明，并不是用于限定本发明。
23.如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种复合润滑结构的内燃机缸套，其特征在于，包括缸套本体1，所述缸套本体1具有内外表面，所述缸套本体1内表面上加工有表面织构2，在表面织构2上填充有固体润滑剂3，为mos2。
24.所述表面织构2利用激光加工方法加工在缸套本体1内表面上。
25.所述表面织构2为圆形凹坑，表面织构2在缸套本体1内表面上均匀分布。
26.所述表面织构2半径为200μm，所述表面织构2面积比为35％，所述表面织构2深度为60μm。
27.图7是本发明的一种局部装配图。使用过程中缸套本体1固定且与安装在活塞5上的活塞环4形成缸套
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活塞环摩擦副。在工作过程中，活塞环4沿着缸套本体1做往复运动，此时填充在表面织构 2内的固体润滑剂3受热膨胀挤出，在表面织构2周围形成一层转移润滑膜6，大大减小缸套的磨损。
28.在缸套本体1内表面上制备表面织构2，表面织构2减小缸套和活塞环的接触面积，以减小两接触表面的摩擦和磨损，延长缸套使用寿命。
29.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种复合润滑结构的内燃机缸套，其特征在于，包括缸套本体(1)，所述缸套本体(1)具有内外表面，所述缸套本体(1)内表面上设有表面织构(2)，所述表面织构(2)内填充有固体润滑剂(3)。2.如权利要求1所述的一种复合润滑结构的内燃机缸套，其特征在于，所述表面织构(2)利用激光加工方法加工在缸套本体(1)内表面上。3.如权利要求1所述的一种复合润滑结构的内燃机缸套，其特征在于，所述固体润滑剂(3)通过电化学沉积技术填充在表面织构(2)内。4.如权利要求1所述的一种复合润滑结构的内燃机缸套，其特征在于，所述表面织构(2)为圆形凹坑，表面织构(2)在缸套本体(1)内表面上均匀分布。5.如权利要求1所述的一种复合润滑结构的内燃机缸套，其特征在于，所述表面织构(2)半径为50μm～200μm，所述表面织构(2)面积比为20％～40％，所述表面织构(2)深度为50μm～80μm。

技术总结
本发明公开了一种复合润滑结构的内燃机缸套。包括缸套本体、表面织构、固体润滑剂。缸套本体表面加工有表面织构，表面织构内填充有固体润滑剂。本发明所述表面织构为圆形凹坑，并沿缸套内表面均匀分布。本发明所述固体润滑剂为MoS2。通过在缸套内表面加工表面织构，减小缸套和活塞环的接触面积，从而减小两接触表面的摩擦和磨损，并在表面织构内填充固体润滑剂，能够使固体润滑剂受摩擦热膨胀，更好的在缸套表面形成一层转移润滑膜，增强缸套润滑性能和延长了极端条件下的润滑寿命，提高缸套


技术研发人员：赵健 马文林 李智勇 张裕 祁育栋 王勋宗
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：2020.12.14
技术公布日：2021/10/11