激光强化技术改善铸铁活塞环磨损性能研究

"激光强化铸铁活塞环的磨损性能 (2006年)" 本文主要探讨了如何通过激光熔覆和电镀技术来提升球墨铸铁活塞环的耐磨性能，以减少活塞环与缸套之间的磨损并优化配对性能。研究中，研究人员首先在球墨铸铁表面利用激光熔覆技术制备了原位析出颗粒增强的金属基复合材料表层，同时采用了电镀技术形成镀铬层。这两种强化方法都是为了改善活塞环的表面特性，以适应其在发动机中的工作环境。 实验部分，研究人员将激光熔覆强化和镀铬强化的球墨铸铁活塞环作为上试样，灰铸铁作为下试样，模拟实际活塞环与缸套的配对情况，进行了SRV（砂轮磨损试验机）快速磨损实验。实验结果显示，镀铬处理的活塞环与灰铸铁缸套配合时，摩擦系数在0.1170至0.1332之间波动，随着摩擦时间的增加，摩擦系数逐渐增大，这表明其主要的磨损机制是粘着磨损。粘着磨损通常发生在两个表面之间由于高温和高压导致的金属相互转移现象。 相比之下，在相同工艺条件下，激光熔覆强化的活塞环与灰铸铁配对时，摩擦系数在0.067到0.085的范围内变化，并且随着摩擦时间的延长逐渐降低。这种现象揭示了其磨损机制主要是微切削。微切削磨损是由于硬质表面粒子在相对滑动过程中对软质表面进行切割造成的，导致材料损失。 这些发现对于理解不同强化技术对活塞环磨损性能的影响具有重要意义，有助于优化发动机设计，提高其运行效率和耐用性。通过激光熔覆，可以实现更低的摩擦系数和更稳定的磨损过程，这对于减少发动机的能耗和提高其使用寿命具有积极的作用。而镀铬虽然能提供一定的耐磨性，但其粘着磨损特性可能限制了其在某些高负荷工况下的应用。 该研究为活塞环表面改性提供了新的思路，通过激光熔覆技术制备的金属基复合材料表层显示出了优异的抗磨损性能，为未来汽车工业和其他需要高效耐磨零部件的领域提供了重要的理论依据和技术支持。