[发明专利]聚甲醛支撑环的抗磨纹理加工方法

说明书

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，具体是一种聚甲醛支撑环的抗磨纹理加工方法，采用激光加工技术在聚甲醛支撑环表面制备预定的表面几何形貌，可用于聚甲醛支撑环及其它材料的抗磨纹理加工。

背景技术

聚甲醛是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越。聚甲醛以较低的成本，正在替代一些传统上被金属所占领的市场，如替代锌、黄铜、铝和钢制作许多部件。目前，聚甲醛被广泛应用于工业机械、汽车、电子电气、管件和灌溉用品等方面。

聚甲醛具有优良的综合性能，但也存在一些不足之处。如聚甲醛的冲击韧性低、缺口敏感性大、耐热性差、摩擦系数较高等，这些缺点极大地限制了聚甲醛在各个领域中应用范围的扩大。因此，对聚甲醛进行改性是提高其综合性能的有效措施。目前，聚甲醛改性主要集中在组份上，一般分两太类：一是添加剂及填料改性；二是其它树脂加入，人们称之为合金类改性。这两种方法都可以很大程度上提高其综合性能。但是，对于聚甲醛的特定应用场合，这两种方法不能满足其性能的要求。例如，聚甲醛已广泛应用于液压缸系统的支撑材料，因此对其减摩和抗磨性能提出了更高的要求。在日常的使用过程中，常因支撑材料的磨损而引起液压缸的拉缸和拉杆现象，从而导致整个液压缸的报废。而目前工程上又无合适的在线监测支撑环磨损的技术，因此只能靠提高支撑环的抗磨损性能来进一步增加其使用寿命。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种聚甲醛支撑环的抗磨纹理加工方法，解决现有聚甲醛支撑环存在的摩擦系数大、易磨损等问题，提高聚甲醛支撑环的耐磨性，有效提高其使用寿命。

本发明是以如下技术方案实现的：一种聚甲醛支撑环的抗磨纹理加工方法，采用脉冲激光表面处理装置；所述的脉冲激光表面处理装置包括一控制器，与控制器连接的脉冲激光器，在脉冲激光器的发射口处安装一全反射镜；全反射镜的下方安装有扩束镜，扩束镜的下方安装一聚焦镜，聚焦镜的下方安装有旋转台，旋转台上安装有X向平动装置，X向平动装置上安装有Z向平动装置；旋转台、X向平动装置和Z向平动装置各连接一步进电机；所有的步进电机均与计算机连接；具体加工方法如下：

1)将聚甲醛支撑环去油处理，去油处理后安装在旋转台上；

2)通过Z向平动装置和与其连接的步进电机实现聚甲醛支撑环表面在激光焦点高度方向上的调整，使其处于纹理加工的高度范围内；

3)计算机通过步进电机控制旋转台旋转，在计算机上设定旋转台的转速；计算机通过步进电机控制X向平动装置带动旋转台在X方向上运动；

4)将脉冲激光器打开，用控制器来调节脉冲激光功率，激光功率在零到最大范围内连续可调；调节激光平均功率处于纹理加工的范围内；计算机通过控制X向平动装置和旋转台来控制激光焦点在聚甲醛支撑环表面的扫描轨迹，从而实现可控的纹理制造；

5)关闭脉冲激光器，停止旋转台和X向平动装置，取出聚甲醛支撑环，然后对聚甲醛支撑环进行清洗、干燥处理。

本发明具有以下优点：

减摩耐磨性可控：通过调节激光的平均功率、X向平动装置的速度和旋转台的速度等条件，可以在聚甲醛支撑环表面制备具有不同深度、不同线宽的阵列微结构；不同阵列微结构的存在可以在不同程度上改善滑动表面的摩擦学性能，而在润滑介质条件下，滑动表面上分布的微结构能形成动压润滑膜，具有良好的减摩抗磨效应。

加工精度高：激光经聚焦以后，焦点光斑大小达到微米甚至亚微米量级，因此，可以得到的纹理分辨率达亚微米尺度，形成图案自由设计、精度可控的表面微纳米结构制造；由于激光光斑内能量服从高斯分布，通过合理选择激光能量可以更进一步的提高加工精度，实现减摩抗磨的柔性控制。

加工方便、效率高：本发明构思新颖，工艺简单、易于控制，单次扫描即可，无需对制备的样品进行复杂的后处理工艺；图案化设计可以使用建模软件实现柔性化设计，通过计算机控制可以方便、高效的实现聚甲醛支撑环的纹理制造，无需制备专门的模具。

绿色制造：本发明是采用激光直接入射到聚甲醛支撑环的表面进行快速扫描，无需特定的气体环境和有害的化学氛围，制造过程中也没有有害气体和污染物出现。因此，该发明是一种高效的绿色制造技术。

无热影响：紫外脉冲激光与聚甲醛支撑环的相互作用是在局部区域内，通过高能光子促使聚甲醛内部化学键的断裂实现表面加工的，在这个过程中几乎没有热量的产生，因此属于冷加工的范畴，不会对聚甲醛产生热效应的影响。

应用范围广：紫外脉冲激光具有光子能量大、波长短的特点，可以对任何材料进行精密的纹理制造。

附图说明