汽油机活塞顶面镀层的设计与仿真研究

作     者：孙伟 张淑婷 杜开平 欧阳佩旋 杨谨赫 Sun Wei;Zhang Shuting;Du Kaiping;Ouyang Peixuan;Yang Jinhe

作者机构：北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 矿冶科技集团有限公司北京100160 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFB2002000) 北京市基金-市教委联合资助项目(KZ201910009010) 北方工业大学高层次人才科研启动项目(XN277,110051360002) 毓杰团队项目(XN212/009) 

出 版 物：《电镀与精饰》 (Plating & Finishing)

年 卷 期：2023年第45卷第2期

页      码：79-85页

摘      要：基于有限元软件ABAQUS建立了镀层-活塞的三维几何模型,采用顺序热力耦合的有限元分析法,系统研究了镀层厚度、弹性模量和导热系数对活塞-镀层界面峰值应力的影响。结果表明:当镀层厚度在100~200μm时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层厚度的增大而增加,从163 MPa增加至212 MPa,增大了30.06%;当镀层弹性模量在200~600 GPa时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层弹性模量的增大而增加,从104 MPa增加至175 MPa,增大了68.27%;当涂层导热系数在50~400 W·m^(-1)·K^(-1)时,活塞-镀层界面峰值应力随镀层导热系数的增大而基本保持不变,约为171 MPa。综合考虑活塞顶面的性能需求,依据界面峰值应力与镀层结合状态的演变机理并结合实际电镀工艺:镀层厚度以150μm左右为宜,弹性模量以SiC类复合镀层材料的400~600 GPa为宜。导热系数对薄涂层活塞应力场的影响十分有限。

主 题 词：活塞 复合镀层 三维热力耦合 有限元分析 涂层性能 界面应力 

学科分类：080503[080503] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-3849.2023.02.013

馆 藏 号：203118544...