典型激光参数对高硅铝合金缸套表面微坑几何形貌影响

发布时间：2025-05-12 23:13

　　 采用Nd:YAG脉冲激光器在高硅铝合金缸套表面进行微造型,研究了典型激光参数对微坑几何形貌的影响。随能量密度的增大,微坑直径先增大后保持不变,最大值达到100μm,激光能量密度对凹坑深度的影响较小;微坑直径和深度随着脉冲次数增加均呈先增加后减小趋势,当脉冲数为20时,微坑直径和深度达到最大值,均约为140μm;对高硅铝合金缸套烧蚀阈值进行计算,得到1个脉冲条件下的烧蚀阈值φth=2.08J/cm²,因能量累积效应,缸套的烧蚀阈值随脉冲数增加而减小。在微坑深度、直径一定的情况下,不同面积占有率的微织构均能起到减磨的作用,其中10%和20%的面积占有率的减磨效果明显优于5%的面积占有率。

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【部分图文】：

图1 铝合金缸套抛光后表面形貌及参数。（a）金相照片；（b）粗糙度

图2为激光微织构加工系统结构，该系统主要由激光器（laser）、冷却系统（coolingsystem）、控制系统（controlsystem）、信号发生器（signalgenerator）和平移台（translationtable）组成。试验时，将试样固定在电动平移台上，....

图2 激光微织构加工系统

图1铝合金缸套抛光后表面形貌及参数。（a）金相照片；（b）粗糙度使用的激光器为中国科学院力学研究所自主研制的声光调Q脉冲Nd∶YAG固体激光器，可实现高重复频率、高功率密度加工。激光器的光斑直径为100μm，镜头焦距为80mm，输出波长为1.06μm，脉冲宽度约为1μs，最大....

图3 微坑的几何形貌表征。（a）表面形貌；（b）截面轮廓

使用日本奥林巴斯公司的OLYMPUS-OLS4000三维共聚焦激光扫描显微镜分析微坑的形貌及尺寸。采用激光束的能量密度为8.50J/cm2,5次脉冲激光辐照下，铝合金缸套表面微坑的几何形貌如图3所示。从图3(a）可以看到，微坑呈标准的圆形结构，边缘飞溅物较少，微坑底部呈锥形。使用....

图4 能量密度对微坑几何形貌的影响。（a）直径、深度；（b）烧蚀体积

润滑条件下，摩擦副表面织构微坑能够储油以起到减磨作用，改善摩擦副的摩擦学性能。微坑直径和深度是影响摩擦副储油性能的重要参数，为了研究激光能量密度对微坑直径和深度的影响，在脉冲重复频率为3kHz，脉冲次数为5的条件下，采用能量密度由4.25J/cm2逐渐增加到127.50J/cm2....

本文编号：4045372