1.改善表麵應力分布(bù)
DLC塗層具有較高的(de)硬度和彈性模量,當連杆受到交變載荷時,塗層可以有效地(dì)分(fèn)散和緩衝表麵應(yīng)力。在未塗層的連(lián)杆中,應力集中容(róng)易出現在連杆的小頭孔(與活塞銷配合處)和(hé)大頭孔(與曲軸連杆軸頸配合處)等部位,這些部位在長期的交變載荷作用下容易產生疲勞(láo)裂紋。
而DLC塗層可以使應力分布更加均勻,減小局部應力集中程度。在相同的載(zǎi)荷條件下(xià),鍍有(yǒu)DLC塗層的連杆表麵最(zuì)大應力可降低約10% - 20%,從而延緩疲勞裂紋的產生(shēng)。
2.提(tí)高表麵硬度和耐磨性
DLC塗層(céng)的(de)高硬度(可達70 - 110GPa)能顯著增強連杆(gǎn)表(biǎo)麵的耐(nài)磨性。在(zài)連杆的工作過程中,小頭(tóu)孔(kǒng)和大頭孔與(yǔ)其他(tā)部件之間(jiān)的相對運動產生的摩擦會導致表麵磨損。磨損後的連杆表麵(miàn)粗糙度(dù)增加,容易形成應力集(jí)中點,進而降低疲勞壽命。
鍍DLC塗層後,連杆表麵的耐磨性能大幅提升,能(néng)有效抵抗這種磨損。例如,在發動機實際運行測試中,鍍DLC塗層的連杆在運行一定裏程後,其表麵磨損量僅為未塗層連杆的 1/3 左右,減少了因磨損導致的疲勞失效風險,從而延長疲勞壽命。
3.增強抗腐蝕能(néng)力
發動機工作環境中存(cún)在各(gè)種腐蝕性介質,如潤滑油(yóu)中的氧(yǎng)化產物、燃燒產(chǎn)生的酸性物(wù)質(zhì)等。這些腐蝕性物質會侵蝕連杆表(biǎo)麵,產生腐蝕坑,而腐蝕坑是應力集中的重要來源,會加速疲勞裂紋的萌生和擴展。
DLC塗(tú)層良好的耐腐蝕性(xìng)可(kě)以有效(xiào)保護連杆表麵免(miǎn)受這些腐蝕性介質的侵害。例如,在模擬惡(è)劣工(gōng)況的腐蝕 - 疲勞試驗中,鍍(dù) DLC 塗層的連杆能夠抵抗(kàng)長(zhǎng)時間的腐(fǔ)蝕作用,其疲勞壽命比未塗層連杆提高約 30% - 50%,因為塗層阻止了腐蝕坑的形(xíng)成,減少了疲勞裂紋的起始位置。
4.良好的膜對於(yú)結合力的(de)影響
高(gāo)質量(liàng)的DLC塗層與連杆基體之間具有(yǒu)良好的結合力。當連杆承受交變載荷時,塗層不(bú)會輕易剝落。如果塗層剝落,剝落區域會形成新的應力(lì)集中點,加速連杆的疲勞破壞。
先進(jìn)的DLC塗層製備工藝(如物理氣相沉積或等離子體輔助化學氣相沉積)能夠(gòu)確保塗層(céng)與連杆基體之間形成牢固的(de)結合。通過劃痕試驗等(děng)方法可以檢測塗層與基體的結(jié)合強度,良好的(de)結合力保證了塗層在連杆工(gōng)作(zuò)過程中持續發揮其改善疲勞壽命的作用。
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