论文部分内容阅读
喷油器中的针阀偶件是柴油机供油系统的核心部件,其性能的好坏直接影响着燃油的喷雾效果,进而影响柴油机的动力性、经济性和使用可靠性。由于喷油器针阀偶件的使用环境极其恶劣,所以针阀偶件内的密封锥面很容易出现磨损现象。密封锥面的磨损主要是由针阀落座时所产生的冲击力,以及燃油中夹带的杂质综合作用造成的。磨损后,密封锥面会发生变形,其表面粗糙度增大,密封效果变差,致使喷雾效果下降,甚至出现滴油现象,从而使柴油不能充分燃烧,在喷孔、燃烧室和活塞内形成大量的积炭,甚至堵塞喷孔。最终导致柴油机的功率下降,燃油消耗率增加。针对密封锥面的磨损问题,本文提出涂层针阀方案,以提高其抗磨损性能。利用ANSYS软件,对针阀偶件进行接触分析,分别模拟无涂层针阀偶件,以及不同厚度的Al2O3、TiN和类金刚石膜(DLC)针阀偶件接触时的应力分布。模拟结果表明:无涂层针阀偶件的最大接触应力为208MPa;增加涂层后,最大接触应力均大于208MPa,但均出现在涂层上,且都在各材料的许用应力范围内。另外,增加涂层可以使针阀偶件应力集中的区域减小,并往涂层上转移,使针阀上应力集中的区域大大减小。根据模拟分析的结果,以及考虑材料的性能参数,选择类金刚石膜(DLC)作为喷油器针阀的涂层材料,厚度为10um。并通过磁控溅射法制备DLC涂层针阀样件。对无涂层针阀和DLC涂层针阀样件进行发动机台架和喷油器试验台实验,并通过扫描电镜观察密封锥面处的磨损形貌,实验结果表明:在实验的前期,DLC涂层对针阀有很好的保护作用,DLC涂层针阀的磨损明显少于无涂层的针阀;随着实验时间的延长,无涂层针阀的表面出现了明显的刮痕、裂纹和严重的剥落现象,DLC涂层针阀由于涂层与针阀基体结合强度的减弱,其表面出现了几处较为明显的剥落现象,但其他地方的涂层仍比较完好。实验证明了DLC涂层确实能在一定程度上对针阀起到很好的保护作用,从而提高针阀偶件密封锥面的抗磨损性能,但其与W6Mo5Cr4V2钢材的结合强度仍有待提高。