355nm紫外纳秒激光在内燃机内壁表面微加工应用

发布时间:2022/08/03


355nm紫外纳秒激光在内燃机内壁表面微加工应用

内燃机是当前主流的动力输出装置,常见于国防、汽车、航运、农业等领域。近年来,在碳达峰、碳中和的“双碳”战略驱动下,以及尾气排放法规的高压下,节能减排成为内燃机可持续发展的主要发展路径。研究发现,在内燃机做功过程中,减少气缸壁和活塞(环)往复运动时的机械摩擦,可在一定程度上提升内燃机动力性能,减少尾气排放量,进而提升使用寿命,总体经济效益明显。

研究成果表明,优化气缸壁表面的微观结构形貌,使得气缸壁获得一定的贮存和输送润滑油的功能,避免气缸壁与活塞环之间的固相接触,进而起到改善二者之间的润滑性能,从而能够有效降低摩擦,也由此衍化诞生了激光表面织构应用技术。

激光表面织构应用技术是利用高能量密度的激光束作用在工件表面, 加工出特定几何形貌和具有一定密度、宽度、深度、角度以及分布规律的织构形貌,形成贮存和输送润滑油的油路和凹腔,最终达成优化组件润滑性能的目标。


采用355nm紫外纳秒激光的冷加工效应可以在内燃机气缸壁进行表面织构,其主要优势在于355nm波长短,单光子能量高,气缸壁的铸铁材料对紫外光吸收率较高,加工时热影响区小,而且脉宽窄,仅为25ns左右,这么短暂的作用时间不足以让激光能量在气缸壁表面聚集,热作用低,从而尽可能减少激光能量对材料本质的影响。

此外,激光加工具有技术成熟、高效节能、易于控制等特点,尤其适合批量化的产线生产,对于内燃机厂商提质增效具有显著的积极意义。

关键词: 355nm紫外纳秒激光