專利名稱：一種具有表面微孔結構的軸瓦及加工方法
—種具有表面微孔結構的軸瓦及加工方法技術領域
本發明屬于汽車發動機技術領域，具體為發動機的主軸瓦或連桿軸瓦，其表面帶有規則排列的微孔結構。
背景技術：
軸瓦，作為一種滑動軸承廣泛應用于發動機中。軸瓦通常由金屬瓦背及減摩合金層組成，與曲軸軸頸組成滑動摩擦副。發動機呈現平均有效壓力和轉速不斷提高的趨勢，所以對軸瓦的承載性、潤滑性的要求不斷提高。
現有的發動機軸瓦，從微觀上看軸瓦的內表面通常為光滑的或者呈凹槽型波紋結構。由彈流理論以及仿生研究可知，摩擦副表面不是越光滑越好，摩擦副表面過于光滑，當表面貧油時，難以形成油膜，形成邊界摩擦甚至干摩擦，加快磨損，使軸瓦失效。而軸瓦內表面微觀結構為凹槽型波紋結構時，軸瓦的油膜承載能力適度改善，但凹槽結構使周圍應力增大，不利于軸瓦的承載性，降低了軸瓦的強度。實用新型內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能有效提高油膜的承載能力、 潤滑效果明顯改善的具有內表面微孔結構的軸瓦。
本發明的目的是這樣實現的一種具有表面微孔結構的軸瓦，包括軸瓦本體，本體由金屬瓦背和減摩合金層組成，其中減摩合金層為軸瓦和軸頸間的摩擦層。其特征在于減摩合金層的內表面加工有微結構。
所述微結構為采用激光微加工技術加工的微孔。
所述微孔規則排列，直徑為150 ii m 200 u m,深度為35 ii m 50 ii m。
所有微孔的面積之和占減摩合金層內表面面積的4. 5% 5. 5%，微孔的形狀為圓錐孔或圓柱孔。
本發明與現有技術相比具有如下優點I、提高了軸瓦-軸頸間的最小油膜厚度，且與表面光滑結構相比，微孔的存在使潤滑油由單向平面流動改為曲面多方向流動，增加通過單位面積流量，產生動壓效應，提高潤滑效果；現有技術的波紋結構或者槽形軸瓦，也有動壓效應，但微孔比槽型、波紋型對潤滑油的擠壓效果更明顯，所以動壓效應更強。
2、通過激光加工的內表面微孔與鏜出的凹槽型或波紋型相比，尺寸更微觀，應力集中更少，軸瓦的強度幾乎無變化。
3、內表面微孔可以儲油布油，當摩擦副表面貧油時可以向表面多點二次供油，延長潤滑時間。由于微孔深度大于凹槽或波紋型，儲油效果更好。
4、軸瓦磨損較多為磨粒磨損，內表面微孔可以捕捉磨粒，減少磨粒磨損。


圖I為本發明的軸瓦整體視圖；圖IA是圖I的剖視圖；圖2為本發明的軸瓦內表面視圖；圖3為圖2的局部放大的詳細視圖；圖4A和圖4B為圖3的A-A剖面圖；圖5A和圖5B為微孔放大示意圖。
具體實施方式
以下具體說明本軸瓦的微孔結構及加工方式參見圖I、圖1A，該軸瓦具有軸瓦本體1，本體I由金屬瓦背3和減摩合金層4組成，其中減摩合金層4為軸瓦和軸頸間的摩擦層。
參見圖2、圖3，在減摩合金層4的內表面加工有規則排列的微孔2。具體加工方法是先在軸瓦本體I上的減摩合金層3內表面涂覆一層樹脂，該樹脂薄且易除去。
再裝夾入半圓環形工裝內側，采用脈沖激光器，優選的可以是Nd :YAG脈沖激光器在軸瓦加工出微孔。其中Nd =YAG脈沖激光器主要參數有Ca)激光波長1064nm ； (b)晶體Nd: YAGJI^ ; (c)激光輸出最大單脈沖能量40mJ 50mJ ; (d)激光脈沖頻率40Hz 50Hz ;(e)激光脈沖寬度90ns IlOns。Nd :YAG脈沖激光器產生的高能量高密度脈沖激光束等間隔作用于材料表面，使材料熔化，濺射形成微孔4結構。當脈沖激光束靜止時，混合式步進電機精確控制軸瓦線位移和角位移，獲得規則排列的圓錐形微孔陣列。
最后去除表面一層樹脂并拋光，就獲得了表面光滑且具有規則排列微孔結構的軸瓦。
參見圖4和圖5，微孔2的形狀為可以是圓錐孔，或是圓柱孔。它們的直徑最好為 150 ii m 200 u m,深度為35 y m 50 y m，且所有微孔2的面積之和占減摩合金層4)內表面面積的4. 5% 5. 5%o
權利要求
1.一種具有表面微孔結構的軸瓦，包括軸瓦本體(1)，本體(I)由金屬瓦背(3)和減摩合金層(4 )組成，其特征在于減摩合金層(4 )的內表面加工有微結構。
2.根據權利要求I所述的具有表面微孔結構的軸瓦，其特征是所述微結構為采用激光微加工技術加工的微孔(2)。
3.根據權利要求2所述的具有表面微孔結構的軸瓦，其特征是所述微孔(2)規則排列。
4.根據權利要求2所述的具有表面微孔結構的軸瓦，其特征是所述微孔(2)的直徑為 150 u m 200 u m,深度為 35 u m 50 u m。
5.根據權利要求2所述的具有表面微孔結構的軸瓦，其特征是所有微孔(2)的面積之和占減摩合金層(4))內表面面積的4. 5% 5. 5%。
6.根據權利要求2所述的具有表面微孔結構的軸瓦，其特征是微孔(2)的形狀為圓錐孔或圓柱孔。
7.權利要求1-6之一所述的軸瓦的加工方法，其加工過程如下先在軸瓦本體上的減摩合金層(3)內表面涂覆一層樹脂；再裝夾入工裝內，采用脈沖激光器在減摩合金層內表面加工微孔，使脈沖激光器產生的高能量高密度脈沖激光束作用于減摩合金層內表面，使材料熔化，同時步進電機精確控制軸瓦線位移和角位移，濺射獲得規則排列的微孔陣列；所述脈沖激光器主要參數Ca)激光波長1064nm ； (b)激光輸出單脈沖能量40mJ 50mJ ; (c)激光脈沖頻率:40Hz 50Hz ；(d)激光脈沖寬度:90ns IlOns ；最后去除表面一層樹脂并拋光，獲得表面光滑且具有規則排列微孔結構的軸瓦。
全文摘要
一種具有表面微孔結構的軸瓦及加工方法，所述軸瓦包括軸瓦本體，本體由金屬瓦背和減摩合金層組成，其中減摩合金層為軸瓦和軸頸間的摩擦層。其特征在于減摩合金層的內表面加工有微結構。所述微結構為采用激光微加工技術加工的微孔，微孔規則排列，直徑為150μm～200μm，深度為35μm～50μm。該軸瓦具有內表面微孔結構，能有效提高油膜的承載能力，使潤滑效果明顯改善。
文檔編號F16C33/10GK102537066SQ201210049529
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者伍建撰, 戴基卉, 林翰, 蔣繼科 申請人:重慶長安汽車股份有限公司