Nadawanie struktury powierzchniom niskotarciowym do układów hydraulicznych
Minimalizowanie tarcia i zużycia w układach hydraulicznych wymaga nie tylko zaprojektowania odpowiednich geometrii mikrostruktury, ale również stworzenia nowych strategii produkcji i nowych układów laserowych. Naukowcy z dużym doświadczeniem w technologiach laserowych, przygotowywaniu powierzchni i wytwarzaniu podzespołów hydraulicznych połączyli siły, aby poszerzyć obecny stan wiedzy technicznej. Wykorzystując dofinansowanie UE dla projektu "Selective tribological optimisation of fluid kinetics and efficiency by laser surface structuring" (STOKES), opracowali oni laserowy proces nadawania mikrostruktury powierzchniom o dowolnym kształcie. Badania skoncentrowano na poprawianiu właściwości trybologicznych uszczelek polimerowych używanych w pompach hydraulicznych. Naukowcy z projektu STOKES wybrali ablację laserową ultrakrótkimi impulsami jako najbardziej odpowiednią technikę strukturyzowania powierzchni. Na zmodyfikowanej frezarce zainstalowano laser pikosekundowy wraz z systemem prowadzenia wiązki. Do kontrolowania dystrybucji i wyrównania struktur powierzchniowych opracowano specjalne oprogramowanie do projektowania/wytwarzania wspomaganego komputerowo. Przeprowadzono szereg badań mających na celu określenie limitów procesu i optymalnych strategii produkcji dla różnorodnych geometrii mikrostruktury. Na podstawie testów na próbkach w skali laboratoryjnej i na rzeczywistych elementach oceniono właściwości trybologiczne powierzchni strukturyzowanych laserowo. Specjalnie do tego celu stworzono stanowisko testowe odtwarzające rzeczywiste warunki eksploatacji poszczególnych komponentów. Nadrzędnym celem projektu STOKES było zastosowanie laserowego mikrostrukturyzowania powierzchni w procesie formowania uszczelek polimerowych i metalowych elementów pomp. Proponowana metoda pozwoliłaby stosować strukturyzowanie laserowe do powierzchni form, umożliwiając przeniesienie wyników laboratoryjnych do środowisk produkcyjnych. Opracowane technologie powinny znacznie zwiększyć wydajność i żywotność pomp hydraulicznych, a tym samym poprawić konkurencyjność europejskich małych i średnich przedsiębiorstw z sektora sprzętu hydraulicznego.
Słowa kluczowe
Tarcie, trybologiczne, technologia laserowa, układy hydrauliczne, kinetyka płynów, strukturyzowanie powierzchni, impulsowa ablacja laserowa
