[发明专利]一种孔腔复合织构化表面及其制作方法和使用方法

说明书

本发明公开了一种孔腔复合织构化表面及其制作方法和使用方法，孔腔复合织构化表面包括孔体织构层、腔体织构层；孔体织构层设置在外表面，孔体织构层设置有若干圆形通孔；腔体织构层紧贴孔体织构层设置，腔体织构层靠孔体织构层一端设有若干储油腔体。其功能在于储油腔体可以“储藏”润滑油液，圆形通孔不仅具有储存磨屑，散热和防止胶合的作用，同时润滑油液通过毛细作用从腔体中运输到摩擦表面。在摩擦过程中，金属板受力变形，润滑油液被挤出，表面形成有效油膜，当表面油膜破裂时，能更快形成有效油膜，保持更长时间低摩擦，进而改善机械配副的摩擦学特性，提高其运行可靠性并延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及机械配副摩擦学特性技术领域，特别涉及一种孔腔复合织构化表面及其制作方法和使用方法。

背景技术

在工程应用中，机器经受频繁启停和冲击工况，系统处于乏油或局部乏油状态，这会导致摩擦表面的直接接触，从而发生较大的摩擦和磨损。接触表面在磨损作用下以阶段化演变规律劣化接触状态，进而导致摩擦失稳、结构振动，降低了机械系统的可靠性。

摩擦表面形貌在乏油工况下对润滑状态有很大影响，很多学者通过激光、电化学腐蚀等方法在表面加工特定的形状或纹理，称之为织构化。凹形织构可以储存润滑剂，并在支承表面接触织构时，释放润滑剂，从而改善润滑状态。该作用称为织构“二次润滑”作用。在乏油工况下，织构改善润滑状况往往是基于“二次润滑”。相关专利申请例如：一种椭圆织构复合表面(申请号为：CN201120458420.6)；叶轮叶片减阻微织构的设计方法(申请号为：CN201710880615.1)；一种鱼形凹坑织构化表面(申请号为：CN201711168060.4)；一种单晶硅片表面织构化的方法(申请号为：CN 201680003137.X)；一种多形貌组合微织构导轨及其制作方法(申请号为：CN 201711403718.5)。

然而，现在的织构化都是在表面进行加工，加工时间长，织构深度较小，“二次润滑”作用效果不明显，且在实际工况下，表面织构易被破坏，无法长效润滑。因此需要设计一种更适用于长时间边界润滑和混合润滑，可放大“二次润滑”作用且结构稳定的孔腔复合织构化表面。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明基于植物维管束，提供了一种孔腔复合织构化表面及其制作方法和使用方法，该表面能够根据载荷自动调节润滑膜厚度，且可长时间润滑，同时具有散热、储存磨屑、能够有效降低摩擦系数、减小摩擦磨损等作用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种孔腔复合织构化表面，包括孔体织构层、腔体织构层；孔体织构层设置在外表面，孔体织构层设置有若干圆形通孔；腔体织构层紧贴孔体织构层设置，腔体织构层靠孔体织构层一端设有若干储油腔体。

进一步的，孔体织构层与腔体织构层采用粘合剂粘合固定。

进一步的，孔体织构层厚度为1mm，圆形通孔直径0.4mm，面密度为12.5％。

进一步的，圆形通孔呈矩阵阵列排布，应用于往复直线运动。

进一步的，储油腔体采用圆形结构，直径为8-10mm，深度为2-5mm。

进一步的，腔体织构层材料为光敏树脂，孔体织构层材料为不锈钢。

进一步的，腔体织构层采用3D打印，孔体织构层圆形通孔采用电火花加工。

本发明还提供了一种孔腔复合织构化表面的制作方法，具体步骤为：

(1)首先将孔体织构层基材表面清理干净；

(2)根据预设规格和形状，在经过步骤(1)处理后的孔体织构层基材上加工出圆形通孔，加工后形成孔体织构层；

(3)根据预设规格和形状，加工制作腔体织构层；