本發(fā)明屬于表面織構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微織構(gòu)加工方法。

背景技術(shù)：

表面織構(gòu)技術(shù)，作為在表面工程方面的前沿技術(shù)，具有減摩、儲液及有利于形成彈性流體動力潤滑(EHL)等作用。表面織構(gòu)化可改善摩擦副表面的摩擦磨損性能，延長其使用壽命，對提高摩擦副表面性能和潤滑效果具有工程價值，對節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境有著重要的意義。

由于織構(gòu)對工業(yè)生產(chǎn)的重要性，世界上許多國家，特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入大量人力、物力和財力從事這方面的研究。許多材料科學(xué)工作者，物理冶金和力學(xué)專業(yè)都相繼從事織構(gòu)領(lǐng)域的研究工作?，F(xiàn)有的用激光器直接加工的織構(gòu)存在表面不平整，加工的織構(gòu)后續(xù)處理步驟繁瑣，加工的形狀不均一的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種冷卻金屬表面激光微織構(gòu)加工方法，以解決上述技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種冷卻金屬表面激光微織構(gòu)加工方法，包括以下步驟：

1)將待加工金屬件表面進(jìn)行拋光處理；

2)將步驟1)處理后干燥的待加工金屬件冷凍；

3)將冷凍處理后的金屬件進(jìn)行激光器刻蝕加工，得到所需形狀的織構(gòu)。

進(jìn)一步的，步驟2)中將金屬件在液氮、干冰或者-20℃下冷藏室中冷凍。

進(jìn)一步的，步驟2)中待加工金屬件裝袋后進(jìn)行冷凍。

進(jìn)一步的，步驟2)中冷凍時間為6h。

進(jìn)一步的，步驟1)的金屬件尺寸為

進(jìn)一步的，織構(gòu)深度為50nm～260μm，該織構(gòu)應(yīng)用于機(jī)械運(yùn)動件摩擦副，可貯存潤滑液，從而改善表面的摩擦磨損性能，延長其使用壽命。

進(jìn)一步的，步驟3)的織構(gòu)的形狀設(shè)置為圓形凹坑，直徑為250μm，加工最大深度為268μm，織構(gòu)間距為625μm。

進(jìn)一步的，步驟3)中，激光器設(shè)置好加工織構(gòu)的參數(shù)后使升降臺上升5mm，掃描后標(biāo)刻。

進(jìn)一步的，每個織構(gòu)的標(biāo)刻加工次數(shù)為5次以上。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明一種冷卻金屬表面激光微織構(gòu)加工方法，在激光加工前，對金屬件先進(jìn)行冷凍處理，可以使織構(gòu)形狀均一，減少織構(gòu)表面的毛刺現(xiàn)象，減少了加工織構(gòu)的后處理工序，節(jié)省了加工成本。織構(gòu)形狀均一，可以貯存潤滑液使?jié)櫥阅芊€(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實例1，2，3的表面織構(gòu)形狀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實例1，2，3的圓形織構(gòu)形狀放大示意圖；

圖3為本發(fā)明實例1，2，3的圓形織構(gòu)距離局部放大示意圖；

圖4(a)、(b)、(c)、(d)分別為本發(fā)明實例1中用液氮，干冰，冷凍冷卻后的織構(gòu)顯微圖以及發(fā)明對比例1中的織構(gòu)顯微圖；

圖5為本發(fā)明實例1中冷凍處理后的圓形凹坑織構(gòu)三維共聚焦3D顯示圖；

圖6為本發(fā)明實例3的圓形凹坑織構(gòu)三維共聚焦3D顯示圖；

圖7為本發(fā)明實例1中冷凍處理后的圓形凹坑織構(gòu)三維共聚焦測量深度圖；

圖8為本發(fā)明實例2的圓形凹坑織構(gòu)三維共聚焦測量深度圖；

圖9為本發(fā)明實例3的圓形凹坑織構(gòu)三維共聚焦測量深度圖；

圖10為本發(fā)明實例3的圓形凹坑織構(gòu)三維共聚焦側(cè)視圖；

圖11為本發(fā)明對比例1的圓形凹坑織構(gòu)三維共聚焦側(cè)視圖。

其中：1-圓坑形織構(gòu)；2-圓坑形織構(gòu)間距；3–金屬盤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

實施例1：

如圖4所示，本發(fā)明一種冷卻金屬表面激光微織構(gòu)加工方法，包括以下步驟：

1)將金屬盤表面進(jìn)行拋光處理；

2)將干燥的金屬盤裝袋放入冷凍箱中，分別于液氮、干冰、-20℃下冷藏室冷卻處理6h；袋子的作用是為了隔絕濕氣，防止由于濕氣作用在金屬表面形成冰膜。

3)冷卻處理后的試樣置于激光器刻蝕加工，得到所需形狀的織構(gòu)：將激光器設(shè)置好加工織構(gòu)的參數(shù)，上下陣列各20個圓形，直徑為250μm，兩圓之間的間距均為625μm，加工次數(shù)為5次，調(diào)節(jié)激光能量，掃描后標(biāo)刻。

實施例2：

本發(fā)明一種冷卻金屬表面激光微織構(gòu)加工方法，包括以下步驟：

1)將金屬盤表面進(jìn)行拋光處理；

2)將干燥的金屬盤裝袋放入冷凍箱中，于-20℃下冷凍6h；

3)冷卻處理后的試樣置于激光器刻蝕加工，得到所需形狀的織構(gòu)：將激光器設(shè)置好加工織構(gòu)的參數(shù)，上下陣列各20個圓形，直徑為250μm，兩圓之間的間距均為625μm，加工次數(shù)為5次，調(diào)節(jié)激光能量，然后調(diào)節(jié)升降手輪，使升降臺上升5mm，掃描后標(biāo)刻。

實施例3：

本發(fā)明一種冷卻金屬表面激光微織構(gòu)加工方法，包括以下步驟：

1)將金屬盤表面進(jìn)行拋光處理；

2)將干燥的金屬盤裝袋放入冷凍箱中，于-20℃下冷凍6h；

3)冷卻處理后的試樣置于激光器刻蝕加工，得到所需形狀的織構(gòu)：將激光器設(shè)置好加工織構(gòu)的參數(shù)，上下陣列各20個圓形，直徑為250μm，兩圓之間的間距均為625μm，每遍加工次數(shù)為5次，調(diào)節(jié)激光能量，然后調(diào)節(jié)升降手輪，使升降臺上升5mm，掃描后刻制，第一遍標(biāo)刻完成后，保持加工零件不動，點擊標(biāo)刻，在原織構(gòu)上繼續(xù)加工5遍，此操作，每個凹坑總計標(biāo)刻加工30次。

加工完成后，將金屬盤放入燒杯中，用無水乙醇試劑淹沒金屬，放入超聲波清洗器中清洗，最后烘干。

對比例1：

本發(fā)明一種冷卻金屬表面激光微織構(gòu)加工方法，包括以下步驟：

1)將金屬盤表面進(jìn)行拋光處理；

2)未經(jīng)冷凍處理后的試樣置于激光器刻蝕加工，得到所需形狀的織構(gòu)：將激光器設(shè)置好加工織構(gòu)的參數(shù)，上下陣列各20個圓形，直徑為250μm，兩圓之間的間距均為625μm，加工次數(shù)為5次，調(diào)節(jié)激光能量，然后調(diào)節(jié)升降手輪，使升降臺上升5mm，掃描后刻制，第一遍標(biāo)刻完成后，保持加工零件不動，點擊標(biāo)刻，在原織構(gòu)上繼續(xù)加工5次，此操作循環(huán)30次。

實施例1得到織構(gòu)表面較多毛刺的織構(gòu)，如圖5所示，其中毛刺最多的為干冰的處理方式，最大深度為168μm，如圖7所示；實施例2得到深度為2.3μm，表明光滑的織構(gòu)，如圖8所示；實施例3得到織構(gòu)表面幾乎無毛刺，如圖6所示，圖形形貌均一的織構(gòu)試樣，最大深度為268μm，如圖9所示。對比例1得到的織構(gòu)形狀不均一，且織構(gòu)表面毛刺較實施例1-3冷凍處理后的毛刺多很多，不光滑，如圖11所示。說明在冷卻處理后，在低能量下循環(huán)多次加工，能達(dá)到深度及表面形貌及光滑程度都良好的微織構(gòu)。