压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法技术

本发明专利技术公开了压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法，主要解决由于储气库压缩机因气体携带颗粒物而导致摩擦副磨损加剧的情况下，现有的表面改性、结构优化设计或改变润滑介质等技术无法进一步提升压缩机缸套抗磨减摩效果的问题。该方法，包括确定缸套表面待处理区域，按照缸套材料的性能确定激光冲击强化的参数，并设计激光冲击强化的路径方案对材料进行强化处理；设计合理的织构类型，在开展了激光冲击强化的缸套表面继续加工表面织构。通过上述方案，本发明专利技术有效提升了压缩机缸套的抗磨减摩性能，具有很高的实用价值和推广价值。广价值。广价值。

【技术实现步骤摘要】
压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法


[0001]本专利技术属于激光冲击强化与表面织构
，具体地讲，是涉及压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法。

技术介绍

[0002]储气库压缩机因在高温高压高冲次以及含颗粒气体的工况下导致缸套易发生磨损失效，制约了压缩机的整体使用寿命。压缩机缸套是压缩机中的一种零部件，用于支撑和固定压缩机的活塞。压缩机工作时，活塞在缸套内做往复运动，通过压缩气体来提高气压或增加气体的密度。由于活塞在缸套内不断地做往复运动，导致缸套容易发生磨损等失效形式，现有的提升压缩机缸套抗磨减摩性能的主要方法有表面改性、结构优化设计或改变润滑介质等技术。然而表面改性技术的效果可能会随着时间的变化而逐渐衰减，且在实际应用中的稳定性和耐久性欠佳；结构优化设计通常需要借助工程师的经验和专业知识，因此可能存在主观性和人为性选择的问题；而改变润滑介质可能会引起与原有系统组件或润滑系统的兼容性问题且效果具有不确定性。因此，表面改性、结构优化设计或改变润滑介质等技术已难以进一步提升压缩机缸套的抗磨减摩性能，急需新型表面处理技术以提高压缩机缸套的抗磨性能。
[0003]激光冲击强化技术是一种用激光在材料表面产生瞬时高温、高压和高应变率的作用，从而对材料表面进行塑性变形的热处理方法。该方法可使材料表面产生压应力，从而提高材料的抗疲劳、抗磨损和抗腐蚀性能，提高材料的使用寿命和耐久性。激光冲击强化技术可应用于各种金属和非金属材料的表面处理。
[0004]表面织构技术是指通过在材料表面上进行几何、纹理或者图案的设计和加工，使得材料表面的形貌发生变化，从而进一步提高材料的性能和综合实用价值的一种方法。其主要目的是改善物体表面的摩擦、润滑、抗磨损、抗腐蚀性能，提高表面的能量转移效率或者增强表面的附着力。
[0005]因此，采用激光冲击强化技术与表面织构技术的协同作用，来提高压缩机缸套的摩擦磨损性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法，主要解决现有的表面改性、结构优化设计或改变润滑介质等技术无法进一步提升压缩机缸套抗磨减摩效果的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法，包括以下步骤：
[0009]S1：根据压缩机缸套经常出现磨损的区域，确定需要进行激光冲击强化与表面织构协同作用的区域；
[0010]S2：按照压缩机缸套材料的性能，确定激光冲击强化的参数；
[0011]S3：根据压缩机缸套上的冲击区域，设计良好的激光冲击强化路径方案；
[0012]S4：对缸套待处理区域进行处理，将铝箔紧密贴合在缸套待处理的表面，同时在激光冲击强化位置加上流水，流水层厚度约2mm，落水点距激光出光点约20mm，对缸套材料表面进行激光冲击强化处理；
[0013]S5：根据压缩机工况、润滑介质的性能与活塞环
‑
缸套表界面性能及间隙的参数，设计合适的织构类型与织构参数；
[0014]S6：在经过激光冲击强化的缸套材料表面，使用设计的织构类型及参数继续加工布置表面织构。
[0015]进一步地，所述步骤S2中的激光冲击强化参数包括激光能量、光斑直径、光斑搭接率等，其中，对缸套材料需采用不同的激光冲击强化参数进行强化处理，激光能量选取范围为2J～5J、光斑直径选取范围为2mm～5mm。
[0016]进一步地，所述步骤S3中的激光冲击强化路径方案是通过采用光斑搭接的方式，光斑搭接率选取范围为0％～70％，并设计适合的激光冲击路径。
[0017]具体地，所述步骤S5中的织构类型与参数为耐磨效果好且适用于相应压缩机工况、润滑介质的性能与活塞环
‑
缸套表界面性能及间隙的织构类型与参数，其中织构类型包括方形、圆形、菱形、椭圆形等，织构参数包括加工织构的深度为40～100um、面积比为5％～25％。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术通过对压缩机缸套材料表面进行激光冲击强化与表面织构协同作用，相较于传统的单一处理方式，更能有效提高压缩机缸套材料的摩擦磨损性能，对改善现场压缩机缸套的磨损现象具有重要的意义。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的工艺流程图；
[0021]图2为激光冲击强化光路路径图；
[0022]图3为激光冲击强化加工路径图；
[0023]图4为在已经开展过激光冲击强化的材料表面加工表面织构示意图；
[0024]图5为未作处理、单一激光冲击强化处理、单一表面织构处理以及二者协同作用情况下，缸套表面的平均摩擦系数对比图；
[0025]图6为未作处理、单一激光冲击强化处理、单一表面织构处理以及二者协同作用情况下，缸套表面的平均磨损速率对比图。
[0026]上述附图中，附图标记对应的区域名称如下：
[0027]1‑
激光冲击强化区域，2
‑
加工表面织构区域。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0029]实施例
[0030]如图1至图4所示，首先完成压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法的
整体方案设计。
[0031]在对压缩机缸套进行激光冲击强化处理前，先根据压缩机缸套经常出现磨损的区域，确定需要在缸套上进行激光冲击强化与表面织构协同作用的区域。一定的约束层可以增强激光的冲击能量，并且约束层必须要有较高的透光率和高强度的特点。目前的激光冲击强化研究主要采用固体玻璃、流水层及静水层等方式，在对压缩机缸套开展激光冲击强化处理时，由于固体玻璃易碎且静水层易产生水波纹，因此选用流水层作为压缩机缸套激光冲击强化处理的约束层；吸收层的主要作用是吸收能量增强冲击波压力以及保护试样表面防止高温灼伤，通常选用黑胶带、铝箔等作为激光冲击强化的吸收层材料，在对压缩机缸套开展激光冲击强化处理时，选择铝箔作为吸收层。
[0032]激光冲击强化的光路路径为：激光发生装置发出激光—第一个45
°
反射镜反射激光(转换激光方向)—扩束镜—第二个45
°
反射镜反射激光(转换激光方向)—第三个45
°
反射镜反射激光(转换激光方向为竖直向上)—激光进入振镜—激光从振镜出来打在移动平台上。
[0033]因为衍射会导致光束中心之外的激光能量发生损失，经过激光发生装置内谐振腔的反复反射，即出现激光脉冲能量大小由光斑中心向光斑边缘递减的分布形式，因此为了使激光冲击强化的效果更加均匀，采取光斑搭接的方式来避免单点激光之间的间隙区域，采用0％～70％间最适合缸套材料的光斑搭接率，并且激光冲击路径为“蛇形”。
[0034]对压缩机缸套进行激光冲击强化的具体步骤如下：
[0035]①本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据压缩机缸套经常出现磨损的区域，确定需要进行激光冲击强化与表面织构协同作用的区域；S2：按照压缩机缸套材料的性能，确定激光冲击强化的参数；S3：根据压缩机缸套上的冲击区域，设计良好的激光冲击强化路径方案；S4：对缸套待处理区域进行处理，将铝箔紧密贴合在缸套待处理的表面，同时在激光冲击强化位置加上流水，流水层厚度约2mm，落水点距激光出光点约20mm，对缸套材料表面进行激光冲击强化处理；S5：根据压缩机工况、润滑介质的性能与活塞环
‑
缸套表界面性能及间隙的参数，设计合适的织构类型与织构参数；S6：在经过激光冲击强化的缸套材料表面，使用设计的织构类型及参数继续加工布置表面织构。2.根据权利要求1所述的压缩机缸套激光冲击强化与表面织构协同作用方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟林，陈俊名，王国荣，何霞，魏刚，张林锋，邱轩，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：