U形件模具表面摩擦对回弹影响的数值模拟

通过对U形件模具表面进行激光复合造型处理,有效的控制模具表面各区域的摩擦系数,从而改善了板料的回弹,同时提高了模具的寿命.利用ABAQUS10.0有限元模拟软件对U形件进行数值模拟,在模具表面各区域设置不同的摩擦系数,揭示了各区域摩擦系数对U形件回弹的影响规律.结果表明:增加凹模圆角、法兰区与板料之间的摩擦,减小凸模圆...     

刀片表面粗糙度对工件表面残余应力分布影响的分析

目的探究硬质合金刀片表面粗糙度对加工工件表面残余应力分布的影响。方法首先通过Advant Edge FEM软件建立斜角三维切削模型,得出刀-屑间的摩擦模型。然后采用化学机械抛光方法对硬质合金刀片表面进行预处理,制备不同表面粗糙度的硬质合金刀片,通过对不同表面粗糙度的刀片进行四因素四水平的正交切削实验获得切削力,结合切削力的实验结果及刀-屑之间的摩擦模型,获得刀-屑间的摩擦系数,基于Advant Edge FEM对切削残余应力进行模拟仿真。最后,结合实验对仿真模型的合理性进行验证。结果采用表面粗糙度为0.02、0.04、0.08、0.2μm的硬质合金刀片切削45钢时,工件表面的最大残余应力分别为621.51、655.46、654.69、687.29 MPa。采用表面粗糙度为0.02μm的硬质合金刀片切削与采用表面粗糙度为0.2μm的硬质合金刀片切削相比,工件表面的最大残余应力减小了10.58%。结论硬质合金刀片的表面粗糙度越小,切削工件表面的残余应力越小。     

热镀锌合金化工艺对镀层表面摩擦特性的影响

采用SEM和AFM对不同合金化工艺的热镀锌合金化镀层断面结构和表面形貌进行观察和表征,并用摩擦系数仪测定了压力对不同工艺的镀层表面摩擦系数的影响,分析了合金化工艺和载荷对热镀锌合金化钢板(简称GA钢板)镀层表面摩擦特性的影响。结果表明,合金化时间为50 s时镀层表面的摩擦系数最大,此后随着合金化时间的延长镀层表面的摩擦系数基本保持不变;不同工艺的合金化镀层表面的相结构不同,当镀层表面以ζ相为主并伴有少量η相或以块状ζ相及致密的栅柱状δ相晶体为主时,镀层表面较平滑,表面没有出现明显的火山口状形貌时镀层表面的摩擦系数最小;随压应力的增加,镀层表面摩擦系数逐步增大,但是在较大压应力作用下,镀层表面摩擦系数的增幅明显降低。     

一种新型仿生骨小梁的摩擦系数（英文）

研究了一种新型仿生骨小梁结构的植入物的摩擦系数,该新型骨小梁结构采用Ti-6Al-4V合金粉末进行3D打印制备。从牛骨中取皮质骨和松质骨作为摩擦配副。从2种结构的起始接触角测试结果可知,仿生结构的接触角(87.7°)要比均匀骨小梁结构的接触角(96.9°)小一些,说明其表面润湿性相对较好。对于均匀骨小梁结构而言,其平均摩擦系数在0.71～0.82之间,明显低于仿生骨小梁结构的摩擦系数(0.82～0.99)。均匀骨小梁结构的最大静摩擦系数为0.99～1.26,而仿生骨小梁结构的最大静摩擦系数为1.52～1.96。仿生骨小梁的最大静摩擦系数1.96是在加载为10 N,摩擦配副为皮质骨时获得的。结果表明,新型仿生骨小梁结构的摩擦系数明显高于均匀骨小梁结构。因此,新型仿生骨小梁结构可以在骨-种植体界面提供足够的摩擦力,从而实现植入物初步稳定性。     

具有分形特征的织构表面的润滑减摩性能研究

目的利用数值模拟方法研究具有分形特征的方形织构在全膜润滑条件下的摩擦学性能。方法采用三维建模软件Solidworks建立了具有分形特征的织构表面模型,通过计算流体力学软件Fluent,详细计算分析了织构深度、尺度及相对滑动速度等参数对摩擦系数和动压承载能力的影响,并对分形织构和等面积比的规则阵列织构表面进行了对比研究。结果增加分形织构的深度能小幅度地减小表面摩擦系数,而缩小织构的尺度则可以明显降低表面的摩擦系数,织构表面的压力系数正比于织构尺度和相对滑动速度,反比于织构深度。分形织构和规则阵列织构的对比研究发现,相同面积比条件下二者的摩擦系数基本一致,而分形织构在承载能力上明显优于规则阵列织构。结论在材料表面设计具有分形特征的织构能有效地改善摩擦副表面的滑动摩擦性能,为表面减摩织构设计提供了一种新思路。     

Cr-Mo等离子表面冶金高速钢及其性能研究

介绍了在Q235钢表面进行Cr-Mo等离子合金化及渗碳、淬回火和深冷处理而获得表面高性能强化层的技术方法。结果表明，经深冷处理的试样表面硬度达到1600HV，明显高于未经过深冷处理的合金层表面硬度。摩擦磨损实验表明，经不同深冷处理试样的滑动摩擦系数基本相同，但与未经深冷处理的试样相比，摩擦系数降低大约15％。     

一种新型仿生骨小梁的摩擦系数

研究了一种新型仿生骨小梁结构的植入物的摩擦系数,该新型骨小梁结构采用Ti-6Al-4V合金粉末进行3D打印制备。从牛骨中取皮质骨和松质骨作为摩擦配副。从2种结构的起始接触角测试结果可知,仿生结构的接触角（87.7°）要比均匀骨小梁结构的接触角（96.9°）小一些,说明其表面润湿性相对较好。对于均匀骨小梁结构而言,其平均摩擦系数在0.71~0.82之间,明显低于仿生骨小梁结构的摩擦系数（0.82~0.99）。均匀骨小梁结构的最大静摩擦系数为0.99~1.26,而仿生骨小梁结构的最大静摩擦系数为1.52~1.96。仿生骨小梁的最大静摩擦系数1.96是在加载为10 N,摩擦配副为皮质骨时获得的。结果表明,新型仿生骨小梁结构的摩擦系数明显高于均匀骨小梁结构。因此,新型仿生骨小梁结构可以在骨-种植体界面提供足够的摩擦力,从而实现植入物初步稳定性。     

球底筒形件表面摩擦系数对拉深成形影响的数值模拟

通过ABAQUS软件对球底筒形件拉深过程进行数值模拟,得到球底筒形件模具表面摩擦系数对成形件厚度和材料流动性具有重要影响,且模具表面存在最优的摩擦系数分布.基于此,采用均匀试验,对模具表面的摩擦系数进行优化组合.模具表面摩擦系数优化组合后,成形件的最大减薄率降低了26.54％,成形件的厚度分布更加均匀,均匀度提高24.87％;模拟结果为模具表面摩擦系数的主动优化设计制造提供理论依据.     

轮胎模具表面处理方式研究

根据轮胎模具加工处理流程制备出喷砂试件,并对喷砂试件进行抛光、渗氮、Cr N涂层、Teflon涂层等表面处理。再根据对轮胎模具耐磨损、防粘、易脱模、易清洗、硫化质量好、寿命长等表面性能的分析,对不同表面处理方式的试件进行粗糙度、硬度、疏水性、摩擦系数等表面完整性参数的测量,比较不同的表面处理方式对轮胎模具表面完整性影响。结果表明:抛光、Teflon涂层处理后表面疏水性、摩擦系数水平都有一定的提高,Teflon涂层疏水性最好、摩擦系数最小,但是硬度只有5.2 HV,一次喷涂只能硫化2000~3000次。而渗氮、Cr N涂层处理后表面硬度虽然都有所增加,特别是Cr N涂层,硬度提高到原来的2~3倍,但是Cr N涂层表面粗糙度较大,相对橡胶的摩擦系数达到0.5368,橡胶硫化过程中硫化阻力较大,硫化质量较差。     

基于分形粗糙表面的镀锌板接触与摩擦模型

在镀锌板的成形过程中,模具与坯料间的摩擦常使镀锌板的锌层发生剥落、划痕和裂纹等失效形式。为了评价镀锌板表面形貌、压力和润滑条件对界面摩擦行为的影响,选取了两种不同方法镀锌的钢板(合金化热镀锌板GA与热浸镀锌板GI)进行研究。用轮廓仪测量试样的表面形貌,用分形理论计算分形参数,获得真实接触面积与载荷的关系,然后建立镀锌板与模具之间的接触模型;并根据所建立的接触模型,构建了镀锌板表面形貌与载荷关系的摩擦模型。结果表明,所建立的摩擦模型其摩擦系数的理论值与实验值能够较好地吻合,平均误差小于10%,证明了该摩擦模型的准确性与可行性。     

表面纳米化对316L不锈钢干摩擦性能的影响

目的研究表面纳米化316L不锈钢干摩擦磨损性能,以获得合理的喷丸时间,提高316L不锈钢的使用寿命。方法采用普通喷丸强化方法对316L不锈钢进行表面纳米化处理,利用洛氏硬度计测量了纳米化前后材料表面洛氏硬度;利用激光共聚焦显微镜观察了纳米化前后材料表面三维形貌,测量了材料表面的粗糙度;利用扫描电子显微镜观察了表面纳米化处理后横截面的金相组织;利用材料表面性能综合测试仪在干摩擦条件下进行了摩擦磨损实验,测量了材料的摩擦系数;利用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,分析了材料的磨损机理。结果与未纳米化试样相比,喷丸时间为15 min时,表面硬度提高9.7%,而表面粗糙度降低17.6%,干摩擦系数降低17.3%;喷丸时间为30 min时,表面硬度提高34.1%,粗糙度降低35.1%,干摩擦系数降低28.8%。未纳米化试样呈现典型的粘着磨损和磨粒磨损机制,而纳米化处理后试样则主要呈现疲劳磨损和磨粒磨损机制。结论表面纳米化处理后试样表面硬度随处理时间的增加而增加,粗糙度随处理时间的增加而降低,干摩擦系数随处理时间的增加而减小。喷丸处理时间较短时以疲劳磨损为主,处理时间较长时以磨粒磨损为主。     

风电法兰摩擦因数预测与表面工艺优化∗

风力发电机法兰承受较大切向载荷,法兰结合面的静摩擦因数直接影响法兰连接性能,目前法兰静摩擦因数预测理论和表面工艺优化的研究较少。 为建立风电法兰结合面静摩擦因数预测模型,探究表面工艺参数对法兰静摩擦因数的影响。 基于分形理论构建法兰结合面静摩擦因数的分形预测模型,并采用摩擦试验对预测模型的准确性进行验证。 设计正交试验来探究表面粗糙度、表面处理工艺、表面涂层多种表面工艺参数对静摩擦因数的影响,建立表面工艺参数与静摩擦因数映射数学模型,基于该数学模型得到产生最大静摩擦因数的工艺组合方案。 研究结果表明:静摩擦预测模型具有较高的准确性, 为法兰精确化设计提供了理论基础。 对正交试验结果进行极差和方差分析得出:表面粗糙度对静摩擦因数影响最小,表面处理工艺次之,表面涂层的影响最大,产生最大静摩擦因数的表面工艺为:表面粗糙度为 Ra 6. 3、表面喷丸处理、涂覆 Paint B 油漆,建立的表面工艺参数与静摩擦因数映射数学模型能够准确获得最优表面工艺参数,缩短了法兰表面工艺设计周期。     

不锈钢基板表面粗糙度对水膜吸附夹持的影响

目的从水膜吸附的功能研究出发,对不锈钢基板表面进行不同粗糙度处理,并测量不同基板对蓝宝石晶片的吸附力以及切向摩擦力的影响,从而得出粗糙度对水膜吸附效果的影响规律。方法通过砂纸打磨、研磨、抛光等方法,得到不同平均粗糙度(Sa=633.4、332.6、116.2、64.5、41.4nm)的不锈钢基板。利用接触角计对液滴在基板表面形成的静态接触角进行拍摄,得出不同粗糙度不锈钢表面的润湿性能。开发设计高精度的多维力测量平台,测量蓝宝石晶片在不同粗糙度不锈钢基板上润湿后的吸附力和切向摩擦力,并与未润湿的基板得到的测量结果进行对比研究,得出粗糙度对吸附力和摩擦系数的影响规律。结果5种粗糙度的不锈钢基板的静态接触角均小于90°,属于亲水性材料。水膜吸附条件下,吸附力大小随粗糙度的增加而减小;接触角大小随粗糙度的增加而增大,且吸附力的减小率和接触角的增大率趋势相似;摩擦系数随粗糙度的增大而增大。基板表面粗糙度较大时,水膜提供一定的粘滞力,使水膜吸附条件下比无水膜时的切向摩擦力更大;当粗糙度较小时,水膜更多的是润滑作用,此时比无水膜时的切向摩擦力要小得多。结论基板表面粗糙度较小时,基板能提供较大的吸附力,而摩擦力不如无水膜时的大;基板粗糙度较大时,吸附力相对较弱,但是摩擦力比无水膜的更大。在选择不锈钢基板作为水膜吸附夹持基板时,在保证足够吸附力的条件下,可以适当提高基板的表面粗糙度,抵抗晶片抛光过程中受到抛光垫的摩擦力。     

润滑条件下WC-CoCr涂层的磨损行为

研究了在润滑条件下,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦和磨损性能,分析了加载载荷和润滑条件(干摩擦、润滑脂、金刚石研磨膏)对WC-CoCr涂层摩擦系数和磨损量的影响规律,对涂层的磨损机理进行了探讨。实验结果表明:脂润滑时,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦系数和磨损率降为最小,其中摩擦系数基本在0.1左右波动;金刚石研磨膏润滑时,磨损率高达1.521 24×10-6 g/m,为干摩擦条件下的2.68倍,抗磨减摩效果不理想;干摩擦时,涂层表面存在硬挤压痕,主要磨损机制为微切削并伴随着塑性变形,而在金刚石研磨膏润滑条件下,三体磨粒磨损起主导作用。     

激光加工表面微织构对陶瓷刀具摩擦磨损性能的影响

目的优选陶瓷刀具表面微织构形貌,以获得减摩性能较好的微织构。方法采用摩擦磨损实验,单因素研究微织构对陶瓷刀具摩擦磨损性能的影响。测定不同形貌织构刀具的表面摩擦系数,对比其表面磨损形貌,并通过有限元分析软件ABAQUS对微织构表面摩擦过程进行有限元仿真分析,研究不同织构对刀具应力分布的影响。结果在载荷90 N、转速300 r/min、时间30 min的条件下进行摩擦磨损实验,无织构刀具表面摩擦系数约为0.42;放射状微织构刀具的微织构方向与对磨副运动方向垂直,其摩擦系数最低,约为0.35。有限元仿真分析表明,无织构刀具应力集中出现在对磨副与刀具接触的前沿,约16.68~18.19 MPa,应力集中容易引起局部磨损;微织构方向与速度方向垂直时,等效应力值约为21.96~31.37 MPa,应力分布更为均匀,应力较大值分布在微织构沟槽的两侧,刀具更耐磨。结论相比于无织构刀具,加工微织构会使得刀具表面摩擦系数降低,耐磨损性能提高,应力分布更为均匀。     

强化研磨时间对GCr15轴承钢干摩擦性能的影响

为研究不同强化研磨加工时间下GCr15轴承钢的干摩擦性能,首先采用强化研磨机对GCr15轴承钢板进行不同喷射时间的强化研磨加工,采用显微硬度计测量了不同强化研磨时间下样品的截面显微硬度;利用超景深显微镜观察了强化层的厚度和磨痕的表面形貌;利用往复式摩擦磨损实验机对不同强化研磨时间下的GCr15轴承钢样品进行40 N和8...     

表面摩擦因数对颗粒螺旋输送动力学特性的影响

为研究螺旋输送机工作表面摩擦因数对颗粒输送动力学特性的影响,采用离散单元法建立了螺旋输送机的三维离散元数值模型,分析不同表面摩擦因数下颗粒输运速度、作用力矩和作用能量。研究结果表明：随着表面摩擦因数增加,颗粒平均速度变化不大,但速度波动呈先增大后稳定趋势;随着表面摩擦因数增加,作用在内圆柱面和螺旋面上的力矩和能量均呈现增大趋势,力矩和能量的波动更加剧烈;作用在螺旋面上的力矩和能量要远大于作用在内圆柱面上的力矩和能量。合理降低螺旋面的表面摩擦因数可减小输运振动,提高螺旋输送机输运效率。     

TC21钛合金表面无氢渗碳层耐磨性分析

将经过预处理的TC21钛合金试样置入真空渗碳炉中进行渗碳。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及显微维氏(HV)硬度仪、摩擦磨损试验机,对渗碳层的物相结构、组织形貌、硬度和耐磨性进行分析。结果表明:经渗碳处理后,通过渗层组织可判定没有氢化物,XRD未检测发现氢化物及含H相,出现了Ti C等碳化物相,表面硬度提高了2.66倍。渗碳前Ti/Ti对磨的摩擦系数约为0.6,渗碳后Ti C/Ti C的摩擦系数约为0.23,渗碳体与原始表面的摩擦系数介于二者之间。TC21钛合金对磨两方经渗碳处理,改善了摩擦性能;如Ti/Ti部件对磨时,渗碳方可提高耐磨性,非渗碳件在与渗碳件对磨中,加剧了非渗碳件的磨损。渗碳也改变了TC21钛合金部件之间的摩擦状态,TC21基体由Ti基/Ti球之间的粘着磨损变为Ti基/Ti C球磨粒磨损+剥层磨损。     

高副接触下沟槽形织构对40Cr表面摩擦性能的影响

目前，面面低副接触情况下织构的减摩降磨性能已经得到广泛的研究，然而针对点面高副接触下的织构对表面摩擦学性能影响的研究仍然较少。主要利用有限元仿真技术建立点面接触下仿生沟槽织构表面流体动压润滑仿真模型，通过ANSYS的Fluent模块进行求解，获取试样表面的润滑油膜承载力与织构几何参数的变化关系。用激光在40Cr试样上加工出仿生沟槽形织构，并采用销盘摩擦副，开展点面高副接触下的织构减摩性能实验研究，综合分析织构几何参数对表面摩擦性能的影响规律。结果表明：试验与仿真具有较高的一致性，随着沟槽织构宽度W和织构深度H的增加，摩擦因数呈先减小后增加的趋势；沟槽织构对改善工件表面摩擦性能具有重要影响，微织构的存在有助于实现流体动压润滑，提高表面承载力，降低摩擦因数，从而改善工件的摩擦性能。     

干摩擦条件下钻头胎体与花岗石摩擦特性的试验研究

为了了解热压钻头胎体与花岗石在干摩擦条件下的摩擦特性,分别选取了3组不同硬度的热压钻头胎体试样和3组不同金刚石浓度的孕镶金刚石胎块试样,与同一种花岗石进行了一对一的摩擦磨损试验,得出了不同条件下的摩擦系数与摩擦力矩。分析探讨了胎体试样硬度及金刚石浓度对摩擦系数的影响规律。结果表明:不含金刚石的胎体试样与花岗石之间的干摩擦,随着胎体硬度的增大,摩擦力矩与摩擦系数先增大后减小;添加金刚石的胎体试样较之于纯胎体试样,摩擦力矩与摩擦系数显著减小;含金刚石的胎体,随着金刚石浓度的增大,摩擦力矩与摩擦系数逐渐增大。