轴向柱塞泵配流副低压区织构化试验研究

摘要为研究低压区织构化轴向柱塞泵配流副的摩擦磨损性能,设计了配流副的摩擦磨损试验机,对织构化配流副进行了试验研究,并与无织构配流副的摩擦磨损情况进行对比．研究结果表明：低压区织构化的配流副能够有效减小摩擦系数,最大减摩率可达29．11％;低压区织构化的配流副比无织构的平均磨损体积要小,且整个摩擦面磨损较为均匀,降低了配流副的偏磨．初步磨损试验表明：平均磨损体积量对表面织构面积率和直径较为敏感,最小平均磨损体积量出现在微凹坑直径100~200μm范围内．     

织构化表面固体润滑性能试验

采用激光表面织构技术,在45#钢试样表面加工微凹坑形貌,将固体润滑剂MoS2压填至微凹坑内,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机,考察其在不同载荷条件下,不同间距微凹坑试样的摩擦磨损特性,并通过扫描电镜与能量色散谱仪对磨损表面进行测试分析.结果表明:集成运用激光微织构技术与固体润滑技术,能有效提高表面润滑性能;与未织构光滑试样相比,激光表面织构试样摩擦系数显著降低;一定范围内,随着织构密度增加,表面摩擦系数减小,耐磨、抗擦伤性能明显提高,较佳的织构面积占有率为19.6%~30.0%;微凹坑中预埋的固体润滑剂在摩擦过程中能有效涂覆到试样接触表面,形成稳定可靠的固体润滑膜.     

渗氮处理对表面织构化钛在月壤介质中摩擦磨损性能的影响

为了提高钛在航天和航空等恶劣环境中的摩擦磨损性能和服役能力,利用激光表面加工技术在工业纯钛表面制备了不同点阵参数的微织构,采用低温离子渗氮技术对微织构进行渗氮处理,采用MS-T3000型摩擦磨损试验机评价了表面含微织构钛在模拟月壤介质中的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜和能谱仪分析钛的磨痕表面形貌及其元素含量.结果表明:渗氮处理能够大幅提高表面含微织构钛的减摩和抗磨性能,其摩擦系数的最大降幅为47.1%,磨损率的最大降幅达79.3%;表面微织构的点阵直径和点阵密度对未经渗氮处理钛的平均摩擦系数均有影响,而且点阵直径的影响更大;微织构的点阵参数对磨损率的影响不大;表面微织构的点阵密度对渗氮处理后钛的平均摩擦系数和磨损率的影响程度大于点阵直径和点阵深度.     

无铅铜铋石墨轴承材料摩擦学特性研究

文章采用粉末冶金工艺制备无铅铜铋石墨滑动轴承材料,在M-200摩擦磨损试验机上,进行无油润滑和少油润滑条件下的摩擦磨损试验,考察铜铋石墨轴承材料的减摩和耐磨性能。结果表明,含2%镀铜石墨的铜铋石墨轴承材料减摩和耐磨特性均较好,铋和石墨在减摩和抗黏着方面体现了较好的协同作用效果。     

线接触副球墨铸铁表面激光织构对摩擦学特性的影响

为研究线接触情况下激光表面织构对球墨铸铁摩擦学特性的影响,采用调Q半导体泵浦YAG激光器,利用单脉冲同点间隔多次激光加工工艺,对球墨铸铁试样端面进行表面织构化处理.制备出4种不同深度、不同面积占有率的环形阵列分布微凹腔,并在滚滑复合运动的圆柱销与圆盘端面线接触式摩擦磨损试验机上,进行摩擦学试验.结果表明:在相同试验条件下,与光滑试样进行对比,微凹腔试样表面具有较好的减摩效果;对不同深度及面积占有率的微凹腔试样进行摩擦性能试验,结果显示:均存在优化设计值使得织构化表面的摩擦因数最小,并表现出良好的抗擦伤性能.     

变密度微圆坑表面织构在往复运动下的减摩作用

为了研究变密度微圆坑表面织构在往复运动下的减摩效果,根据活塞-缸套往复运动的变速特点,在模拟缸套的块试件的滑动接触表面行程上加工出不同均匀密度组合的微圆坑织构,与模拟活塞的销试件进行往复滑动摩擦试验.结果表明:与其他均匀密度织构相比,在较低载荷下,密度为0.1的均匀织构表面在较宽的滑动速度范围内表现出最佳的减摩效果,在较高载荷下,低速时的减摩效果较显著;中间区域为低密度、两端区域为高密度的变密度织构表面具有润滑减摩效果,反之设计的变密度织构表面则具有增大摩擦系数的作用;密度组合为0.3-0.1-0.3的变密度织构在较高载荷和滑动速度时能达到最佳的润滑减摩效果.因此,变密度织构在往复运动摩擦副接触表面设计中应该是低密度织构在中间,高密度织构在两端,密度的高低应该有一个合适的范围.     

缸套表面复合织构润滑性能理论及试验研究

通过建立织构化缸套活塞环混合润滑理论计算模型,基于织构协同润滑机理模拟分析,设计、计算了槽腔及交叉沟槽2种复合织构,同时结合摩擦学性能试验,研究了复合织构对摩擦副润滑性能的影响。结果表明,复合织构润滑性能明显优于单一织构,较槽腔复合织构而言,交叉沟槽织构在改善润滑摩擦性能方面效果更好。复合织构改善润滑的原理是:在上止点处通过协同叠加形成局部高压油膜,从而缩小了混合润滑范围;在行程中部区域通过协同互补有效地弥补了空化区域的油膜压力衰减,从而延展了有效承载面积。相比单一凹腔织构,槽腔复合织构在各行程中部区域的最小膜厚比可增加34.3%左右,交叉沟槽织构可增加57.6%,槽腔复合织构的循环摩擦功耗可降低8.2%,交叉沟槽织构可降低19.7%。摩擦磨损试验结果显示,相对于未经织构试样,织构试样表面的润滑性能可得到显著改善,尤其是交叉沟槽织构,其摩擦系数最大可降低48.1%。     

类金刚石在汽车零部件上的应用

利用射频/直流脉冲(RF/DC pulsed)技术,以气体A-C:H(乙炔)为原料,在高速钢基体(HRC65)和汽车活塞销上制备了类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)涂层。采用激光Roman光谱仪研究了DLC的结构组成,利用摩擦磨损试验机测试了不同摩擦副在干摩擦和油润滑环境下的摩擦系数及耐磨寿命,最后用光学显微镜观察了汽车活塞销涂层类金刚石前后的表面形貌。结果表明:采用此方法在汽车活塞销上制备的类金刚石涂层光洁度高,摩擦系数小;摩擦副之间的硬度差对其耐磨寿命具有很大的影响,加入润滑剂可以抵消这种影响;汽车活塞销涂层类金刚石在工作一定时间后,表面粗糙度降低,耐磨寿命提高,同时DLC对摩擦副具有抛光润滑作用,是一种汽车零部件优选的抗磨减磨涂层材料。活塞销涂层类金刚石实际装车现场测试表明,寿命比没有涂层的活塞销提高4.5倍,未来可以作为汽车零部件表面的保护涂层。     

基于滚刀系统耦合动力学的轴承修形设计

为了防止滚刀轴承接触应力分布出现"边缘效应"现象,在滚子修形过程中确定合适的修形参数尤为重要.以突变冲击的滚刀动态载荷为基础,通过对滚刀系统的弯-轴-摆耦合动力学模型进行求解得到了滚刀轴承的载荷谱.然后基于滚刀轴承的滚子最大载荷,使用Ansys软件对滚刀轴承滚子进行修形设计以获取最佳的修形参数.分析结果表明,边滚刀轴承滚子最大载荷较中心滚刀和正滚刀增大了87%和20%.采用修形凸度量为0.029 mm和接触比为0.6的最佳修形参数修形的滚子消除了滚子滚道接触边缘的应力集中,改善滚子的接触应力分布,平均接触应力下降了17.26%,提高了滚刀轴承的寿命.     

气缸套表面微织构填充的摩擦学性能实验研究

为了探究气缸套表面微级织结构(简称微织构)填充的摩擦学性能,在其试样表面进行微织构并分别填充蛇纹石和二硫化钼微纳米粉。在高载和低载条件下,通过往复式摩擦磨损试验机进行实验,利用SEM、EDX观察试样表面形貌和元素成分,探索表面微织构填充气缸套试样的摩擦行为和磨损机理。结果表明:微织构填充气缸套试样的摩擦学性能在高载荷和低载荷条件下都好于单微织构及机械珩磨的气缸套试样,其减摩耐磨性能是微织构和填充物质协同作用的结果;并且较大尺寸的微坑内径对摩擦系数的影响效果更明显;二硫化钼对摩擦系数的改善效果好于蛇纹石。     

ART对45钢表面改性的研究

运用改装的摩擦实验机对45钢——灰铸铁摩擦副做旋转对磨实验,探索ART对45钢摩擦副表面改性的机理和耐磨规律。实验结果表明,磨损试样表面有大量小质点镶嵌,微区亦增添了来自矿物粉体中的元素;显微硬度明显提高,粗糙度显著降低。ART起到了良好的减摩耐磨效果。     

微凹坑形状对试件表面摩擦特性的影响

在试件表面分别加工圆形、正方形和椭圆形的微凹坑阵列,利用往复式摩擦试验法研究了微凹坑形状对试件表面摩擦特性的影响.结果表明:在固定的微凹坑面积及深度下,每种形状的微凹坑表面织构都存在一个最优的面积率,使得摩擦面具有最低的摩擦系数;通过比较各形状微凹坑最优面积率下的减摩效果,发现椭圆形微凹坑具有最好的减摩效果,在试验载荷...     

织构化的铝合金表面摩擦学特性研究

本文利用精密加工方法在铝合金表面加工出不同的织构,通过摩擦磨损试验研究了表面织构形态对试样动压润滑、摩擦磨损特性的影响。结果表明,铝合金表面织构化可以有效地改善其摩擦学特性。条纹状织构深度越深,动压润滑效果越好,摩擦系数越小,磨损深度越浅;当网状织构夹角由小变大时,试件表面摩擦系数呈现抛物线变化,磨损深度随之增大。     

P20钢等离子体氮化/DLC双重处理研究

为了提高DLC膜与P20塑料模具钢基体间的结合强度,采用高功率大电流脉冲电源,实现P20钢氮化及氮化/DLC连续双重处理。采用SEM、XRD和显微硬度仪对其表面结构、相组成及显微硬度进行测试分析,结果表明:氮化处理增大试样表面粗糙度,氮化层由γ'-Fe4N相和ε-Fe(2,3) N相组成,硬度由240HV0.05上升到830HV0.05;压痕法结合力测试和摩擦磨损实验结果表明,氮化处理提高DLC膜基结合力和摩擦磨损性能。     

面接触应力分布与磨损分析

接触应力分布对工作表面破坏情况有着重要的影响。为分析磨损表面破坏情况,文中利用有限元法分析了三维滑块摩擦模型的面接触应力从静态到滑动的演化过程,并对平面应力的光弹实验进行比较研究。仿真得到了主应力差分布、表面接触压力分布和摩擦应力分布,分析结果表明:随着接触状态的改变,接触应力从集中在滑块边缘周围变成集中在运动方向前缘;载荷及摩擦系数对接触应力的影响较显著。平面应力场的光弹实验结果表明,接触应力集中在运动前方,与仿真结果一致。表面磨损实验结果表明:开始接触磨损时,滑块前缘出现最大损伤,对应的接触应力最大;随着磨损距离的增加,接触表面损伤由运动前方向后扩展,最后覆盖整个接触面;接触面所受的载荷越大,磨损程度越高。     

牙轮钻头滑动轴承仿生鲨鱼皮织构化表面润滑性能

牙轮钻头在超深井和大水平井的使用受到广泛关注,由于地层环境复杂化,为了使牙轮钻头有更高的稳定工作性。通过对合金材料表面织构化处理减摩效果的研究,结合鲨鱼皮减阻润滑的优势,针对牙轮钻头薄弱环节滑动轴承摩擦结合面进行了仿生鲨鱼皮织构化处理,基于所选取仿生织构的形貌参数构建滑动轴承流动润滑理论模型,采用有限差分法求解,获取润滑油的油压分布、承载能力及滑动轴承摩擦力,并探究阶跃冲击载荷下滑动轴承动压油膜的响应情况。结果表明：牙轮钻头滑动轴承流体润滑状态下,深径比大于0.3且面积率大于0.25的仿生表面织构对油膜承载力有增强效果;仿生表面织构在较低油膜压力下对油膜摩擦力影响突出,油膜摩擦力提高了14.12%;偏心率越大仿生表面织构对油膜承载力的提升效果越好,在偏心率为0.8时承载力提高效果达到200.45%;同时仿生织构的对滑动轴承流体润滑的轴向稳定性有提升效果。牙轮钻头滑动轴承仿生织构化处理有效地改善了滑动轴承润滑性能。可见,合适的织构尺寸能进一步提高滑动轴承处于流体润滑的适用工况范围,提高牙轮钻头的使用寿命。     

基于纳米氟化镧添加剂的润滑油摩擦学性能

为优化纳米氟化镧的制备方法,探索纳米氟化镧作为润滑油添加剂的摩擦学性能,采用化学沉淀法制备氟化镧(La F3)粒子,使用全方位行星式球磨机球磨后,得到纳米级氟化镧粒子.采用纳米激光粒度仪和X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征.使用平平加OS-15(脂肪醇聚氧乙烯醚)作为表面活性剂,把纳米氟化镧粒子添加到基础油中,采用万能摩擦磨损试验机做四球试验,以评价纳米氟化镧粒子在润滑油中的抗磨减摩特性.试验钢球在金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)下观察,分析其抗磨减摩机理.结果表明:当纳米氟化镧的添加量为2.5%时,抗磨减摩效果最佳;纳米氟化镧润滑油与基础油相比,摩擦系数减小了52.7%,磨斑直径减小了29.6%;纳米氟化镧润滑油的磨斑较基础油更规则,犁沟较浅.分析表明,纳米氟化镧在摩擦磨损过程中及时填充到摩擦副表面,易与基体结合生成化学反应膜,有效阻挡了金属基体之间的摩擦磨损,起到良好的抗磨减摩作用.     

齿轮传动的磨损自修复

研制适用于钢/钢摩擦副的含软金属Sn,Zn粉体的自修复润滑剂,在摩擦磨损试验机上考察该润滑剂的修复性能和摩擦学性能,用ANSYS软件仿真计算齿轮传动的齿面接触应力.研究结果表明,研制的Sn-Zn修复润滑剂可在钢表面摩擦形成修复层,在不同载荷下有良好的减摩和抗磨性能.仿真计算结果显示,该修复润滑剂可使修复齿面的接触应力降低16.7%.     

微弧氧化WE43镁合金人工髋关节摩擦磨损行为研究

在硅酸钠体系中对WE43镁合金人工髋关节进行微弧氧化,采用扫描电镜（SEM）观察微弧氧化膜层表面微观形貌,进而进行摩擦磨损性能试验,探讨其磨损机制。结果表明,经微弧氧化后可得到生长均匀、致密的氧化层;微弧氧化膜层具有一定的减摩效果和抗循环疲劳的能力,抗磨效果良好;微弧氧化WE43镁合金在低中载荷下磨损机制为磨粒磨损,高载荷下为磨粒磨损与剥落磨损并存。     

ZnS纳米微粒在润滑油减摩擦上的应用

室温下采用MM-W1立式万能摩擦磨损试验机研究了ZnS纳米颗粒作为基础油添加剂的摩擦学性能,文章考察了纳米ZnS添加量、试验参数(载荷、转速)对摩擦系数的影响,简单探讨了摩擦机理.结果表明:添加剂纳米ZnS在摩擦磨损试验机中表现出良好的减摩抗磨性能,其在摩擦过程中形成的沉积膜起到了非常重要的作用,可以作为减摩涂层和润滑油减摩添加剂使用.