1.改善表(biǎo)麵應力分布
DLC塗層具有較(jiào)高的硬度和彈(dàn)性模量,當連杆受到交變載荷時,塗層可以有(yǒu)效地分散和緩衝表麵應力。在未塗(tú)層的連杆中,應力集中(zhōng)容易出現(xiàn)在連杆的小(xiǎo)頭孔(與活塞銷配合處)和大頭孔(與曲軸連杆軸頸配合處)等部位,這些部(bù)位在長期的交變載荷作用下容易產生疲勞裂紋。
而DLC塗(tú)層可以使應力分布更加均勻,減小局部(bù)應力集中程度。在相同的載(zǎi)荷條件(jiàn)下(xià),鍍有DLC塗層的連杆表麵最大應(yīng)力可降低約10% - 20%,從而延緩疲勞(láo)裂紋的產生。
2.提高表麵硬度(dù)和耐磨性
DLC塗(tú)層的高硬度(可達70 - 110GPa)能顯著增強連杆表麵的耐磨性。在連杆的工作過程中,小頭孔和大頭孔與其他部件之間(jiān)的相對(duì)運動產生的摩擦會(huì)導致表麵磨損。磨損後的連杆表麵粗糙度增加,容易形成應力集中點,進(jìn)而降低疲勞壽命。
鍍(dù)DLC塗層後,連杆表麵的耐磨性能大幅提升,能有效抵抗這種磨損。例如,在(zài)發動機實際運行測試中,鍍(dù)DLC塗層的連杆在運行一定裏程後,其(qí)表麵磨損(sǔn)量僅為未塗層連杆的 1/3 左右,減少了因磨損導致的疲勞(láo)失效風險,從而延長(zhǎng)疲勞壽(shòu)命。
3.增強抗腐蝕能力
發動機(jī)工作環境中存在各種腐蝕性介(jiè)質,如潤滑油中的氧化產物(wù)、燃燒產生的酸(suān)性物質(zhì)等。這些腐蝕性物質會侵蝕連杆表麵,產生腐蝕坑,而腐蝕坑是應力集中的(de)重要來源(yuán),會加速疲勞裂紋的萌生和擴展。
DLC塗層良好的耐腐蝕性可以有效保護連(lián)杆表麵免(miǎn)受(shòu)這些腐(fǔ)蝕性介質的侵害。例如,在模擬惡劣工況的腐(fǔ)蝕(shí) - 疲勞試(shì)驗中,鍍(dù) DLC 塗層的連杆能夠抵抗長(zhǎng)時間(jiān)的腐蝕作(zuò)用,其疲勞壽命比(bǐ)未塗層連杆提高約 30% - 50%,因為塗層阻止了腐蝕坑的形成,減少了疲勞裂(liè)紋的起始位置。
4.良好的膜對於結合力的影響
高質量的DLC塗層與連杆基體之間具有良好的結合力。當連杆承受(shòu)交變載荷時,塗層不會輕易剝落。如果塗層剝落,剝落區域會形成新的應力集中(zhōng)點,加速連(lián)杆的疲勞破壞。
先進的DLC塗層製備工藝(yì)(如物理氣相(xiàng)沉積或等離子體(tǐ)輔助化學氣相沉積)能夠確保塗層(céng)與連杆基(jī)體之間形成牢固(gù)的結合。通(tōng)過劃(huá)痕試(shì)驗等方法可以檢測塗層(céng)與基體的結合強度,良好的結合力保證了塗層在(zài)連杆工作過程中持(chí)續發揮其(qí)改善疲勞壽命的作用。
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