[发明专利]大型液压油缸激光表面微造型抗腐蚀磨损的方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压油缸，特指大型液压油缸通过激光表面微造型提高抗腐蚀磨损和减少活塞环与缸体摩擦的方法；为解决缸体内壁因腐蚀磨损和杂质磨粒的摩擦引起的密封性能受损等故障，本发明专利提出了一种大型液压油缸激光表面微造型的表面加工方法，属于先进精密制造技术。

背景技术

液压油缸对于液压机械来说是非常重要的一个部件，在整个液压机械中扮演一个执行元件的角色，整个过程中液压油缸就是把液压能转换成机械能；我国在液压油缸方面的技术相对比较成熟，应用非常的广泛，自主研发的如CLSG系列大型液压油缸、CLRG系列大型液压缸以及RR系列双作用液压油缸等多种液压缸在工程机械、机床设备、汽车制造、冶金矿山、航天航空等领域有着广泛的应用；然而大型液压油缸由于负载很重，缸内所承受的压强相应的也非常大，如果长时间以较高的速度处于高负载工作状态，活塞会在伸出缸体的过程中将外界的杂质颗粒、氧化物和酸性气体带入缸体内部，使得缸体内部发生磨损、腐蚀或者划伤，降低了油缸的使用寿命；大型液压油缸的拆卸比较困难，一般换油周期比较长，这样就极易使杂质进入液压油中，而且液压油黏度大，阻力大，增大了活塞和缸体的摩擦，甚至会侵蚀缸体内壁；当油缸内部受损后，其更换零部件或修复比较困难而且费用较高，不利于生产效率的提高；基于大型液压油缸不易拆卸，液压油和进入缸体内部的杂质使油缸摩擦增大的问题，本发明专利提出了一种在缸体内壁使用激光表面微造型技术，用脉冲激光在内壁表面加工出阵列分布的微孔，减少摩擦副接触面，且在微孔处形成微型压力室，产生流体动态压力，同时微孔在活塞运动过程中能收集杂质磨粒，降低其耕犁作用，减小缸体和活塞的摩擦，加工过程中脉冲激光能对缸体进行相变硬化处理，在微孔处形成硬化带，提高了缸体内壁的摩擦磨损性能。

发明内容

本发明专利涉及的大型液压油缸激光表面微造型抗腐蚀磨损的激光器类型选择DPSS Q-CW Nd: YAG激光器，按照图1所示加工示意图，缸体绕轴旋转，激光输出端在缸体内壁加工出一圈等间距微腔后，沿轴向运动，重复加工出一圈相同微腔，最终在缸体内壁的中段加工出对称均匀分布的微腔阵列造型形成微造型区。

附图说明

图1 激光加工示意图；

图2 同点多次激光脉冲原理图，1-缸体内壁截面；

图3 缸体内壁表面微造型凹腔分布；

x-缸体轴线方向；z-缸体圆周方向；W^*-缸体轴向高度；B_p-微造型区宽度，从缸体轴向高度的1/4到缸体轴向高度的3/4之间为微造型区；r_p-微腔半径，取值半径一般为20-500μm；2r_l-假设一个微腔占据的方形区域边长，微腔在微造型区的密度即微腔面积与微造型区面积之比为S_p，则微腔半径r_p、方形区域边长2 r_l和S_p满足关系                                                ，微腔密度如果过小则产生的动压不足以分离摩擦面，过大则动压的效应增加不明显，一般取在0.3-0.5；U-活塞在缸体内的运动方向；

图4 活塞环与缸体内壁间油膜截面；

h(x,z)-特定微腔内瞬时油膜厚度,在下述公式中写作h；h_r-活塞环厚度；h_p-微腔深度；U-活塞运动速度；

图5 曲柄角速度－摩擦力曲线图。

具体实施方式

(1) 在激光微造型设备上完成缸体装夹固定后，设置激光器输出参数，为防止激光加工时液态金属飞溅堵塞微型凹腔，减少凹腔周边毛刺，激光输出端选用激光波长532nm，重复频率为8-20kHz，脉冲宽度为50-70ns，功率为3-4W，由于同一点需要多次加工，光斑直径为4/5-5/6r_p。