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Fraunhofer开发激光表面处理技术减少表面摩擦

导读: 发动机、泵以及密封系统的使用寿命和性能受其负荷的影响很大。工业机器设备的运动零部件表面自始至终都处于摩擦状态,磨损很快。

  发动机、泵以及密封系统的使用寿命和性能受其负荷的影响很大。工业机器设备的运动零部件表面自始至终都处于摩擦状态,磨损很快。而润滑剂只能延缓磨损的过程,但无法安全阻止。目前,位于德国亚琛的Fraunhofer生产技术研究所(IPT)和7个合作伙伴,共同研究一种减少高负荷条件下工作零部件表面摩擦的方法。

  批量处理零部件表面结构

  该方法便是用激光将微结构置入泵和密封件的运动接触表面。这样,运动的零部件表面光滑,相互摩擦减少。此外,润滑剂的分布将更加均匀。这样,不仅降低了高负荷条件下工作零部件的磨损,并且提高了工作效率,降低了能源消耗。这个研究项目共有6个企业和两个研究机构参与,目标是使高负荷条件下工作零部件的3D表面激光微结构化方法能够在零部件批量的生产中得到应用。

  德国IPT是该项目的负责单位,其工业合作伙伴是德国激光生产厂家Edge Wave公司和零部件表面处理技术专家Helltec公司。

  激光处理使工件表面结构微量化

  该项目的合作伙伴中6家生产厂家共同试验激光处理,使工件的表面结构微量化,以改善高负荷条件下工作零部件的表面性能。西班牙工艺技术中心负责研究开发出一个模拟的高负荷工作环境,以确定未经激光处理的不同零部件表面的性能, 以便得出零部件进行激光处理后表面结构微量化的计算定律。如果能够对高负荷条件下工作的零部件表面进行激光处理实现批量作业,不仅仅是泵、发动机和密封件生产厂家从中获益,而且,该技术还可用于汽车、模型制作、食品、制药、化工以及能源等工业领域。IPT提供了两台设备用于工件表面结构微量化的研究,该设备带有3D、短脉冲和超短脉冲激光机

  这两台设备是在5轴加工机床的基础上研发的。为了对原有的5轴加工机床进行改造, IPT与机床设备生产厂家密切合作。IPT在试验现场为5轴加工机床加装激光源,以确定激光照射的形状与导向。为进行3D处理, IPT自行研发出了CAD/CAM试验环境。根据之前得到的几何形状数据,该软件能够计算出进入加工机床的激光束轨迹,激光束轨迹的数据由计算机的控制器接收。

  为了使高负荷工作条件下零部件的摩擦机理达到最佳化,这种激光处理技术将会得到越来越普遍的运用。如在内燃机上便达到了减少零部件磨损和降低能耗的良好效果。该研究项目在液压领域的研究工作也得以推进,降低了对高负荷工作条件下的液压零部件表面的磨损。在以往研究工作中,激光处理使工件表面结构微量化的成果已得以显现。

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