磨合试验与表面形貌变化规律的分形表征

为了研究和掌握真实磨合过程中表面形貌的变化规律,在自制的摩擦磨损试验机上进行了更换摩擦副的磨合磨损试验,用T1000表面轮廓测量仪对试件表面形貌进行在线测量,进而运用分形理论对磨合过程中表面形貌的变化规律进行表征研究.结果表明:采用同一表面性质的一组试件进行磨合过程试验比传统的磨合试验方法科学合理,其试验结果具有客观性;随着磨合过程的进行,磨损表面粗糙度值Ra和尺度系数C逐渐减小,分形维数D与特征粗糙度Ra*逐渐增大,当达到磨合状态时它们都将达到稳定的数值.且特征粗糙度Ra*在反映磨合表面形貌的变化时不但具有与分形维数D和尺度系数C一样的规律性,而且表现出更高的灵敏性.     

水压马达配流副仿生非光滑表面摩擦学性能

为探究剩余压紧力条件下具有仿生非光滑表面结构的水压马达配流副的摩擦学性能,选取431不锈钢和碳纤维增强PEEK作为摩擦副配对材料,在保持凹坑面积占有率相同的情况下,设计和制造了三种不同截面且直径分别为0.8 mm、1.0 mm、1.3 mm和1.7 mm的仿生非光滑表面凹坑试件,通过摩擦磨损试验获得了摩擦副摩擦系数、试件摩擦表面微观情况、试件摩擦表面粗糙度分布及磨损量等结果。结果表明,造成配流副磨损的摩擦机理主要有磨粒磨损、粘着磨损和沟犁磨损;配流副间设计的凹坑型非光滑表面都起到了降低摩擦系数、加快摩擦系统平衡和减少磨损量的作用;开口直径为1.0 mm的圆锥形凹坑能起到更好地降低摩擦系数的效果;开口直径为1.0 mm的圆锥形凹坑能起到更好地减少磨损的作用。     

二体磨损过程预测模型

表面形貌对摩擦副的性能影响很大,由磨损和塑性变形引起的表面形貌变化常常导致摩擦学系统的状态发生变化．文中建立了预测二体磨损过程中表面粗糙度及磨损变化的数学模型．计算结果表明,其粗糙度和线磨损量的变化不仅与磨程及时间有关,而且与所考察的轮廓线在摩擦副表面上沿相对运动方向的位置有关;随着磨损的进行,摩擦副的宏观几何轮廓趋于特定形状;体积磨损量与磨程近似成正比．     

无润滑耐磨金属

在润滑油达不到的地方,或由于高温而无法保持油膜时,只有依靠选择特殊材料,才能减少磨损,或避免严重擦伤,到目前为止,有关合金摩擦副的耐磨性数据不多,尤其是最常见的无润滑磨损的粘着磨损。中等载荷、粘着较轻的磨损,从摩擦副的一方或两方磨去金(尸专),磨下来的金(尸专)粒子留在摩擦面之间,就会加速磨损,有时还加大摩擦。最严重的粘着磨损是重载荷擦伤。表面的严重擦伤加速磨损。在极端情形下,重载无润滑条件下使匹配表面突然损坏。     

滑动摩擦副疲劳损伤机理分析及试验系统的设计

分析了滑动摩擦副疲劳损伤的产生机理,指出疲劳损伤产生的根本原因是动应力状态。即使滑动摩擦部件处于磨合期之后载荷稳定的正常磨损期内,如果摩擦速度发生周期性交变,也会使摩擦副表面接触应力发生改变,产生动应力状态,从而造成摩擦副的疲劳损伤。设计了一种以摩擦速度为控制变量的对比摩擦试验装置,用来比较在等摩擦历程和相近摩擦功条件下,不同摩擦速度曲线对疲劳损伤的影响。干摩擦条件下的系统试运行结果初步验证了试验系统的可行性。     

配副体积比对干滑动摩擦学特性与表面形貌的影响

由于摩擦热介入摩擦过程 ,金属干摩擦副双方的相对体积比影响材料的干摩擦磨损性能。试验结果表明 :在铸铁 /40Cr钢干滑动摩擦配副中 ,随着盘 /销体积的增大 ,配副的摩擦因数降低 ,磨损率增大 ;不同配副体积比条件下的摩擦表面具有不同的形貌特征 ,高的盘 /销体积比具有犁沟型表面形貌。这种形貌不利于摩擦热从摩擦表面的有效导出 ,从而使摩擦表面具有更高的温度 ;在实际运行条件下 ,对火车闸瓦的磨损速率检测也证明 :配副体积比对闸瓦磨损速率的影响与销盘试验所得研究结果具有相同的规律     

弹头上膛线磨痕表面的分形模型

在发射子弹过程中,枪管膛线和弹头构成了枪械中最重要的摩擦副之一·理论分析和实验结果表明:随着枪支发射子弹量的增加,枪管膛线表面粗糙度增大,它对弹头表面磨损加剧,故弹头上膛线磨痕表面的分形维数D也将随着枪支发射子弹量而发生变化·根据实测数据得出分形维数D的动态方程,基于摩擦学原理和分形理论,提出了弹头上膛线磨痕表面的动态预测分形模型,其动态预测趋势与实验数据吻合·本文探索的目的在于通过分析弹头上膛线磨痕表面的变化特征来推断枪支的磨损程度·     

滑动电接触表面微观形貌影响因素分析

为研究滑动电接触中粗糙度参数和粗糙面磨损均匀程度与摩擦副表面粗糙度的关系,在不同条件下开展载流实验,分析接触电流、接触压力、滑动速度和运行时间对摩擦副表面粗糙度的影响.研究结果表明:在相同条件下,运行时间越长、滑动速度越大,接触面粗糙度值越大,磨损越不均匀;接触压力越大,接触面粗糙度值越小,磨损越不均匀;随着接触电流的增加,接触面的粗糙度值呈现先减小后略微增加的变化趋势,磨损越来越均匀.     

表面粗糙度对环境友好润滑剂润滑性能的影响

通过接触角测量仪及微摩擦磨损试验机考查了SiO₂试样表面粗糙度对环境友好润滑剂角鲨烷、季戊四醇油酸酯浸润性以及润滑性能的影响.结果表明：随着试样表面粗糙度的增加,润滑液体与试样表面接触角越大,浸润效果越差.角鲨烷润滑介质中,试样表面越粗糙,SiO₂-GCr15间的摩擦系数越大,试样表面磨损体积越大,摩擦副间的摩擦系数随时间先变大而后慢慢减小趋于稳定.季戊四醇油酸酯介质中,12min以后,试样表面越粗糙,摩擦副间的摩擦系数反而越小,随着试样粗糙度的增加,试样表面的磨损体积也随之减小.     

钢的制动磨损机理

在ＭＭ－１０００磨损试验机上,对３５ＣｒＭｏ钢与石棉和半金属摩擦材料组成的摩擦副进行了制动磨损试验,重点研究了钢的制动磨损机理．研究结果表明,钢的制动磨损形式主要是磨粒磨损、氧化磨损和粘着;因摩擦热的影响,制动后钢的摩擦表面出现热震开裂,表层组织过热甚至过烧,表面的粘着物由表向里扩散;钢在制动过程中还出现特有的浅层剥落,它是一个塑性变形积累、裂纹形成和扩展的过程．     

Q235钢表面硬质合金喷涂层的磨损特性研究

用超音速火焰喷涂方法在Q235钢表面进行了WC硬质合金粉末的喷涂.在MRH-5A型滑动磨损试验机上,对涂层进行室温下的干滑动摩擦磨损性能测验,借助于扫描电镜观察磨损试样磨面形貌.通过对摩擦磨损数据进行分析,结果表明:Q235钢表面用WC硬质合金喷涂后,耐磨性大大提高,涂层磨损机理主要表现为磨粒磨损和粘着磨损.     

滑动摩擦下氮化硼与几种常用固体润滑剂添加效果的比较

将氮化硼以及常用二硫化钼，石墨，氟化石墨粉末分散添加入润滑油和润滑脂中，加至滑动摩擦副表面进行摩擦，磨损比较试验，结果表明：氮化硼添加具有良好的减摩，降磨效果，值得引起重视。     

WC-Ni/SiC摩擦副滑动摩擦性能

以WC-(5,7,9)Ni硬质合金与SiC陶瓷材料为摩擦副,在MMU-10型屏显式材料端面摩擦磨损试验机上,研究该摩擦副材料在干摩擦条件下,不同压强、不同滑动速度时的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损后的表面形貌.结果表明:当压强一定时,随着滑动速度的增加,WC-Ni/SiC摩擦副的摩擦因数逐渐下降,并趋于平稳;当滑动速度一定时,随着试验压强P的增加,摩擦因数逐渐减小;摩擦因数还随合金中Ni含量的增加而增大;硬质合金的磨损量随材料的硬度降低而增大;当滑动速度0.95 m/s时,摩擦副材料的磨损机制与合金成分和试验压强P有关,当p=0.015 MPa时,WC-5Ni/SiC为粘着磨损,WC-7Ni/SiC和WC-9Ni/SiC表现为粘着和磨粒磨损综合作用机制;当p=0.60 MPa时,3种摩擦副的磨损机制主要是磨粒磨损.     

基体表面粗糙度对低温磁控溅射TiN的影响研究

研究了在低温磁控溅射沉积TiN薄膜过程中,基体表面粗糙度对成膜过程以及摩擦学性能的影响.研究结果表明,低温磁控溅射沉积处理一般不改变基体原始表面形貌,对基体的机加工状态有遗传性或复制性.摩擦磨损试验表明,随着基体的表面加工精度提高,表面粗糙度降低,摩擦副的磨损明显减小,摩擦因数也有减小的趋势.     

受电摩擦磨损的研究现状

介绍了目前国内外受电摩擦磨损的研究现状 ,受电摩擦副的摩擦磨损机理。资料表明 ,电场中摩擦副的确受到诸如电流、电压、电弧等电力学条件的影响 ,磨损率随电流的增加而增加 ,摩擦系数虽然也增加 ,但在试验过程中变化较大 ;载流条件下的磨损形式是粘着磨损和磨粒磨损 ,而无电流条件下的磨损形式主要是粘着磨损。同时本文也指出了研究的不足之处     

含磷蠕铁摩擦表面的分形特征与摩擦学性能

对不同速度和接触压力条件下含磷蠕墨铸铁干滑动摩擦表面的表面分形维数值进行了测算 ,并研究了这些分形维数值和相应的摩擦学性能数据的关系。结果表明 ,干滑动摩擦表面属分形表面 ,分形维数可以表示摩擦表面的粗糙程度 ,分形维数和摩擦系数、磨损率之间有明显的对应关系 ,且摩擦条件和表面形貌对摩擦学性能的影响呈现出复杂的关系。     

铸锡青铜表面软氮化前后／40CrNiMo的摩擦磨损性能研究

气体软氮化工艺是20世纪70年代在液体软氮化的基础上发展起来的一种新工艺。能充分发挥金属材料潜力,保证和提高产品质量,对于铸锡青铜表面软氮化后摩擦磨损作用机理的研究目前还没有。本文在ZCuSn10Pb1基体表面进行软氮化处理,与40CrNiMo组成滑动摩擦副,在M一2000型磨损试验机上进行了干摩擦工况下的滑动摩擦磨损试验研究,并根据试验数据和现象对ZCuSn10Pb1涂层的摩擦磨损性能和滑动摩擦磨损机理进行了研究。以便为各个领域应用ZCuSn10Pb1涂层提供理论依据。     

磁场强度对45钢摩擦磨损性能的影响

采用销-环接触方式,在自制的摩擦磨损试验机上,研究了不同磁场强度对铁磁性材料45钢干滑动摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和三维形貌仪等仪器对磨损表面形貌及磨屑进行了表征。试验结果表明:施加磁场明显影响了45钢的摩擦磨损性能。随着磁场强度的增大,摩擦因数逐渐增大,磨损率逐渐减小,磨损表面粗糙度逐渐降低。磨屑参与摩擦过程的方式不仅影响其自身粒度的大小,而且影响摩擦表面接触状态,以至于对45钢的摩擦磨损性能产生了显著影响。磁场促进磨损表面及磨屑的氧化并吸附磨屑反复参与摩擦过程,在磨损表面形成磨屑层,从而改变45钢的摩擦磨损性能。     

基于油液分析的活塞环磨合过程摩擦磨损试验研究

为了改善柴油机活塞环-缸套摩擦副的磨合过程,缩短磨合时间,利用油液检测光谱分析技术,对活塞环-缸套摩擦副间的摩擦磨损过程进行研究,分析活塞环-缸套间的润滑与摩擦磨损规律,寻找改善活塞环-缸套润滑状态的途径.实验证明活塞环摩擦副的加工精度对油膜的形成有着重要影响,建立油膜的临界负荷与表面粗糙度等级成正比,并证明利用油液检测技术是进行摩擦副的摩擦磨损研究的有效途径.     

高速干滑动摩擦系数的有限元方法研究

针对高速运动下的摩擦副如滑靴与轨道之间存在的摩擦磨损现象，且实际工况下摩擦系数也难以测定的难题，提出了一种利用有限元计算摩擦系数的数值研究方法。基于W-M函数法利用MATLAB对不同粗糙度下的表面轮廓完成了数值模拟分析，采用ABAQUS二次开发实现了在有限元中快速建立粗糙表面模型的功能；以此为基础对滑靴在运行过程中摩擦系数的动态变化规律进行了研究，得到了摩擦系数与载荷、速度之间的数学关系模型；通过销盘磨损实验对其部分仿真结果进行验证，实验结果与公式预测误差在10%以内，证明了该数学关系模型的有效性，从而可为高速下干滑动摩擦特性的研究奠定基础。