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DLC涂層在減小氣缸套摩擦中的應用
重型柴油機能量消耗的40%轉(zhuǎn)換為有用功,高達15%用于摩擦損失。增加內(nèi)燃機(ICE)的工作效率就是要減少摩擦損失?;钊紫到y(tǒng)被視為影響摩擦力的一大因素。因此,一些組件由于具有良好減小摩擦的潛力而被選為進行優(yōu)化設計的對象。
類金剛石(DLC)涂料具有優(yōu)越的耐磨性、低摩擦和化學穩(wěn)定性,適合摩擦學范疇的應用?,F(xiàn)代發(fā)動機具有更高的燃燒壓力以及較高的熱負荷和機械負荷,使電池組件的工作環(huán)境更加惡劣,在這個意義上,涂層的選擇對發(fā)動機的性能起到了重要作用。研究了DLC的應用及其摩擦特性。在發(fā)動機的濕式氣缸套內(nèi)采用等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)工藝涂覆3.5μm的DLC涂層。與傳統(tǒng)的無涂層珠光體鑄鐵襯板在摩擦特性和燃油消耗方面進行了對比和評價。
空心陰極等離子體浸沒離子處理(HCPIIP)沉積方法具有在金屬管內(nèi)徑產(chǎn)生厚且硬的DLC薄膜的能力。該工藝的優(yōu)點是涂層表面不需要后處理工藝。金相分析表明,DLC涂層在灰鑄鐵基體上具有良好的附著性,在測試表面上沒有任何分層的跡象。在簡化的往復式試驗中證明了DLC的低摩擦特性,在相同粗糙度條件下,與無涂層缸套相比,摩擦力減小19%?,F(xiàn)代重型柴油機的涂層缸套在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速(1400r/min)情況下的對比試驗表明,其燃料消耗減少2.5%。
提出的應用于氣缸套工作表面的DLC涂層直接改善了活塞環(huán)組和活塞的摩擦特性,是減少摩擦損失的解決方案。
Edney Deschauer Rejowski et al. SAE 2012-01-1329.
編譯:王維