激光微织构技术在内燃机缸孔表面上的应用研究.pdf

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1、激光微织构技术在内燃机缸孔表面上的应用研究ApplicationResearchofLaserSurfaceTexturingontheCylinder-boleSurfaceofInternalCombustionEngines2014年5月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

2、担。)学位论文作者签名：∥陂乏钧2014年06月10日学位论文版权使用授权书＼嘲黜江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密√。学位论文作者签名：

3、指导教师2014年06月10目江苏大学专业硕士学位论文摘要缸孔一活塞环摩擦副是内燃机中最重要的摩擦副之一。缸孔表面微织构技术具有大幅降低机／燃油耗，减少磨损和漏气量等节能减排优势，具备技术产业化应用的价值和前景。然而，该项技术的研究目前仍停留在实验室环境和理想条件下，大规模产业化工程应用研究尚有待加强。本文即围绕激光微织构技术在内燃机缸孔表面实际工程应用的相关理论、工艺和装备开展系统研究，主要研究内容包括：针对由机械加工的随机表面与微织构规则形貌构成的复合表面，提出分区域表征体系；在织构化缸孔表面划分随机网纹区域和规则形貌区域，沿用Abbott曲线表征体系表征随机网纹区域，通过构建形

4、貌表征参数表征规则形貌区域，最后结合两区域的表征结果进而表征织构表面总体储油、润滑和工艺性能；对特定分区异化微织构缸套实施该表征体系，验证其合理性，并提出激光微织构前缸孔表面参数要求，最终确定的表面参数范围为：砩k0．1．0．151Ⅱrn，R。kO．5—0．8jim，凡0．3—0．5岬。开展产业化工艺研究，包括激光微织构工艺和后处理工艺。激光微织构工艺研究方面，首先论述了“单脉冲同点间隔多次”(Singlepulseintervals(SPI))特殊激光加工工艺，验证了单脉冲能量e是决定微织构形貌尺寸的关键参数，提出并建立以e为核心的工艺参数．微织构形貌谱系；然后分析了微织构形貌和重

5、铸层的形成机理，并开展激光微织构工艺试验，结果表明：辅助气体的种类及压力对微织构形貌、重铸层高度及表面硬度影响不显著，最终选用空气作为激光微织构加工的辅助气体。后处理工艺研究方面，开展后处理磨削实验。发现较之精珩工艺，抛光工艺后处理效果较佳，最优的工艺参数为：定压进给约1．5Mpa，第一阶段时间10．20s，采用中软砂条去除重铸层；第二阶段时问20—30s，采用超软砂条修复缸孔表面。针对某款四缸汽油机研制产业化装备，首先论述了生产专机的整体方案，并介绍了光学系统、机械系统、电气系统、辅助系统和流水线布局方案：然后回顾了前人基于上位工控机、运动控制卡和激光控制卡所架构的激光微织构实验装

6、置数控系统，并以产业化数控要求为出发点，从方波信号的产生、信号匹配和脉冲重叠三个关键控制环节，阐述了满足SPI工艺的激光．机械耦合控制要求的CNC解决方案。为快速、在线检测激光微织构加工的缸孔表面，基于微织构形貌问的形态学协同效应，提出织构化表面检测新方法——截面拟合法。首先，通过非线性规划，确定了新检测方法的微织构方案可行集；然后对Matlab软件进行二次开发，编写了相T激光微织构技术在内燃机缸孔表面上的应用研究应检测程序；最后开展了不同表面检测仪器间、不同检测方法问的对比检测试验，结果表明：截面拟合法确能够检测微织构化表面，且具有检测设备要求低、适用面广、效率高、结果客观等传统方

7、法手段所不具有的优势，尤其适用于缸孔激光微织构技术的快速在线检测。关键词：缸孔活塞环，激光微织构技术，产业化，CNC，三维检测II江苏大学专业硕士学位论文ABSTRACTCylinder—boreandpistonringconsistofthekeyfrictionpairofinternalcombustionengine．，nlecylinder-boresurfacetexturingtechnologyC011bothsharplyreduceo