专利摘要

本实用新型公开了一种新型活塞表面微织构，涉及发动机活塞‑缸套系统领域。所述活塞呈圆柱环状，所述活塞具有分布在其内圆柱表面的整个表面上有多个三角楔形微织构。本实用新型采用激光加工微织构技术对活塞表面进行加工，形成具有遍布圆柱表面的众多三角楔形微织构，这些三角楔形微织构既能存储微量润滑油，提供“二次润滑”效果；又能吸收微小磨粒，避免发生磨粒磨损。激光技术能有效制备表面微织构，本实用新型发明与具有光滑内圆柱表面的活塞相比，能有效提供使用寿命，延长使用周期，减少摩擦磨损。

权利要求

1.一种新型活塞表面微织构，以ZL109铝合金为基底表面是三角楔形微织构的活塞(1)，所述活塞(1)呈圆柱环状，其特征在于：所述活塞(1)具有分布在其内圆柱表面的整个表面的多个三角楔形微织构(2)。

2.根据权利要求1所述的新型活塞表面微织构，其特征在于，所述的活塞(1)为发动机缸套-活塞系统活塞。

3.根据权利要求1所述的新型活塞表面微织构，其特征在于，所述的三角楔形微织构(2)均匀分布在内圆柱表面的整个表面上。

4.根据权利要求1所述的新型活塞表面微织构，其特征在于，所述的三角楔形微织构(2)沿所述内圆柱表面的轴向和周向均匀分布在内圆柱表面的整个表面上。

5.根据权利要求1所述的新型活塞表面微织构，其特征在于，所述的三角楔形微织构中，其三角底边微织构深度应在2um～20um之间。

6.根据权利要求1所述的新型活塞表面微织构，其特征在于，所述的三角楔形微织构中，不同的三角底边长度和高度比是1：1、1：1.5和1：2。

7.根据权利要求1所述的新型活塞表面微织构，其特征在于，所述的三角楔形微织构中，不同的表面微织构率为：20％-60％。

8.根据权利要求1所述的新型活塞表面微织构，其特征在于，所述的三角楔形微织构中，表面微织构试样的楔形方向与摩擦副相对运动方向一致。

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机活塞-缸套系统领域，尤其是涉及一种活塞表面三角楔形微织构，以便减少发动机活塞-缸套系统之间的摩擦磨损，提高其使用寿命。

背景技术

发动机是汽车、船舶和工程机械等领域应用最广泛的动力装置。发动机运行时，燃料在气缸内燃烧，推动活塞组做往复运动，并驱动曲轴旋转输出动力。活塞组件-缸套是发动机最重要的摩擦副之一，其工作转况直接影响发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性等，摩擦损耗占发动机的总耗能的6％。活塞环的工作条件十分恶劣，不仅承受着高温高压的气体压力、往复惯性力，又受到活塞的横向振动冲击等，运动状态十分复杂，导致活塞-缸套环的摩擦副的润滑条件极差，极大地影响发动机的使用寿命。

目前，随着表面处理技术的快速发展，对活塞表面减摩抗磨的研究取得了长足的进步。

其主要方法分为两大类：一是构建某形态的表面微观结构单元；二是用具有较佳力学和摩擦学特性的涂层涂覆活塞表面。本实用新型基于上述第一种方法，在活塞材料上构建具有一定几何形状的三角楔形微织构，其在微孔隙内气膜润滑作用及表面织构化的降低表面黏附力和降低真实接触面积的复合作用下具有优异的减摩抗磨作用，这种具有良好抗磨减摩性能的织构表面在发动机活塞-缸套系统领域的应用具有广阔的前景。可以很大程度上解决限制活塞-缸套发展的可靠性问题。

实用新型内容

本实用新型目的就是减少活塞-缸套系统之间的摩擦磨损，提高其使用寿命。故设计一种新型发动机活塞表面三角楔形微织构。

本实用新型的技术方案如下：在活塞-缸套系统中，所述活塞以ZL109铝合金为基底，所述活塞呈圆柱环状，其特征在于：所述活塞具有分布在其内圆柱表面的整个表面上的多个三角楔形微织构。

进一步，所述活塞是发动机活塞-缸套系统活塞。

进一步，所述多个三角楔形微织构均匀分布在内圆柱表面的整个表面上。

进一步，所述多个三角楔形微织构沿所述圆柱表面的轴向和周向均匀分布在内圆柱表面的整个表面上。

进一步，所述多个三角楔形微织构，其三角底边织构深度在2um～20um之间。

进一步，所述多个三角楔形微织构，不同的三角底边长度和高度比是1：1、1：1.5和1： 2。

进一步，所述多个三角楔形微织构，不同的表面织构率：20％-60％。

进一步，所述多个三角楔形微织构，表面微织构试样的楔形方向与摩擦副相对运动方向一致。

本实用新型的有益成果在于：采用激光微织构技术对活塞表面进行加工，形成具有遍布圆柱表面的众多三角楔形微织构，这些三角楔形微织构既能存储微量润滑油，提供“二次润滑”效果；又能吸收微小磨粒，避免发生磨粒磨损。激光技术能有效制备表面微织构，本实用新型发明与具有光滑内圆柱表面的活塞相比，能有效提供使用寿命，延长使用周期，减少摩擦磨损。

附图说明

图1是活塞结构(1→活塞顶部，2→活塞头部，3→活塞裙部)。

图2是做功行程中活塞裙部所受压力示意图(4→活塞裙部，5→缸套)。

图3是压缩行程中活塞裙部所受压力示意图。

图4是三角楔形微织构示例图(6→三角底边长度为200μm，底边长度与高度比是1：1，织构深度为20μm)。

图5是做功行程中活塞裙部与缸套接触区域活塞裙部表面微织构排列示意图(7→三角楔形微织构)。

图6是压缩行程中活塞裙部与缸套接触区域活塞裙部表面微织构排列示意图。

图7是本实用新型发动机活塞-缸套系统中活塞材料表面三角楔形微织构平面局部放大图(8 →三角楔形微织构)。

图8是本实用新型的技术路线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作出简要说明。

如图1所示，发动机缸套-活塞系统活塞1，所述活塞1成圆柱环状，所述活塞1是ZL109 铝合金材料。图2、3所示不同行程中活塞裙部所受压力示意图。利用激光加工方式对所述活塞1进行加工，使其所述活塞1具有沿其内圆柱表面的轴向和周向均匀分布在其内圆柱表面的整个表面上的多个微小三角楔形微织构2。如图4所示，每个三角楔形微织构2中三角底边织构深度在2um～20um之间，不同的三角底边长度和高度比是1：1、1：1.5和1：2，不同的表面织构率：20％-60％。如图5、6所示，不同行程中活塞裙部与缸套接触区域活塞裙部表面微织构排列示意图，沿所述内圆柱表面的轴向和周向的相邻的两个三角楔形微织构2之间的间距在100-200um的范围内。

本实用新型采用激光加工微织构技术对发动机缸套-活塞系统活塞表面进行加工，形成具有遍布活塞内圆柱表面的众多三角楔形微织构。这些三角楔形微织构既能储存微量液压油，为活塞工作表面提供良好润滑，同时提高“二次润滑”效果；又能吸收微小磨粒，避免发生磨粒磨损，因此能大大提高发动机缸套-活塞系统活塞的使用寿命。激光加工微织构技术操作简单，易于生产自动化。本发明与具有光滑内圆柱表面的传统发动机活塞相比，能在不损失容积效率的前提下，提高使用寿命，延长更换周期，降低使用成本。

一种新型活塞表面微织构专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。