在现代工业制造中，各个机械部件的相互运作不可避免会产生摩擦。研究表明，全球约 23% 的能源消耗源于摩擦接触。为应对环保与降低损耗需求，表面处理技术成为降低摩擦系数、延长部件寿命的关键手段。本文主要探讨飞秒激光在润滑动环、密封环、推力轴承等核心摩擦零部件的表面微结构能力。

PART 01

摩擦部件：润滑动环与密封环

在泵、压缩机及各类旋转设备的轴承组件里，润滑动环、密封环是影响统能效与寿命的摩擦件。

密封环：是轴承组件的辅助件，它的作用是防止轴承内部的润滑油泄漏，同时阻隔外部灰尘、杂质侵入，避免轴承摩擦受损。密封环需要保持高度贴合度以防止泄漏，同时，维持一层极薄的油膜以实现润滑。

润滑动环：属于多层环形叠加的结构兼，具备旋转与自润滑功能，需在传输电信号、电力的同时，降低旋转接触处的摩擦磨损。

密封环常见结构

PART 02

从“光滑”到“结构化”，微结构重要性

物体表面越光滑，摩擦就越小吗？

这是传统的观念。然而，在摩擦学中，通过在表面构建微米或纳米级结构，可以显著改善润滑条件。这些微结构在摩擦过程中扮演着重要角色：

1、微流体动压效应：微凹坑或沟槽在流体润滑环境下会促使流体产生动压升力，既能提高摩擦面的承载能力，又能将两个接触面有效分离，进一步减少直接摩擦。

2、储存润滑油：微结构可以储存润滑油，确保持续的润滑供给，防止干摩擦。

3、排杂质：摩擦产生的碎屑、灰尘等杂质，可顺着这些微结构的沟槽排出，减少磨粒磨损对表面的破坏。

4、稳油膜：让润滑油形成均匀的油膜，哪怕摩擦面有轻微晃动，油膜也不容易破，润滑更稳定。

PART 03

为什么飞秒激光适合新一代摩擦部件

密封环、润滑动环、推力轴承的材质涵盖钢、铜合金等。但在特定应用中，复合材料、聚合物以及陶瓷材料更为常见。为了实现耐腐蚀、耐高温，全陶瓷材料轴承通常是首选。

飞秒激光属于超短脉冲，材料通过气化去除，具备“冷加工”与亚微米级精度加工优势，意味着它对材料没有选择性，能够在包括碳化硅（SiC）、氮化硅（Si₃N₄）、氧化物陶瓷以及金属环表面形成高精度微结构。

飞秒激光刻蚀凹坑、沟槽边缘无热影响、无毛刺以及熔融堆积，所以也无需后处理，极大地提高了生产效率。

我们的飞秒激光解决方案可在平面、曲面工件上加工各类微米级结构与各种定制纹理，粗糙度≤0.2微米。

PART 04

飞秒激光微结构技术应用场景

工业机械：用于泵、风扇、压缩机、输送系统等，适配高负载、低速至中速及连续运行需求；

汽车工业：用于发动机部件、转向及悬挂系统，为高负载低速场景提供可靠经济的解决方案；

航空航天工业：用于起落架、控制系统及飞机发动机，可在高温高振动环境下稳定工作；

医疗设备：应用于X射线机、核磁共振成像仪、CT扫描仪等，保障关键医疗场景的高精度与低噪音性能；

机器人：因低摩擦、高承载能力，常用于机械臂、关节等机器人部件；

可再生能源：用于风能、太阳能跟踪系统，在户外恶劣环境中实现可靠高效运行。

飞秒激光止推滑动轴承（推力轴承）刻蚀画面

飞秒激光微结构成型技术已从轴承密封件扩展到活塞环、齿轮、人工关节以及推力轴承等广泛领域。作为一种能够实现亚微米尺度表面纹理化的工具，它不仅解决了高硬度材料（如陶瓷）的加工难题，更通过无需后处理的“冷”加工方式，为工业设备提供了更低摩擦、更长寿命和更高能效的解决方案。

转自：单色科技

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