3D打印光敏树脂表面楔形冠状织构的摩擦学性能

为了研究光敏树脂表面楔形冠状织构的摩擦学性能,以C-UV9400A光敏树脂为材料,利用3D打印立体光固化成型技术制备表面光滑和具有不同织构面积占有率的楔形冠状织构试样。在MRTR多功能摩擦磨损试验机上检测表面织构化的光敏树脂的摩擦学性能,利用体式显微镜观察织构宏观形貌。探究不同载荷(5,20 N)、不同转速(100,200,300 r/min)对不同织构面积占有率(10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%,45%,50%)试样的摩擦学性能影响。有限元分析软件Fluent分析表明,织构的存在使得油液内部产生空化现象,抑制了负压的形成;油膜正压力升高,有效提高了油膜承载能力;织构内部存在涡流现象,对于吸附磨屑起到积极作用;转速的升高导致油膜承载能力进一步增强。与光滑表面试样相比,具有织构的试样具有更低的摩擦系数,织构面积占有率为35%时在大部分工况下具有最佳的减摩抗磨效果。     

基于树莓派的空化检测设备研制及控制系统优化

为研究表面织构的形状、大小、位置、排列与空化现象发生的关系,结合流体动力学和摩擦学等理论,拟设计以活塞裙部-缸套为模型建立检测表面织构在摩擦时发生空化现象的装置;由于空化泡发生的瞬时性,设计一种基于Raspberry Pi树莓派微型计算机的空化设备控制系统,降低系统的延时性,准确地采集到数据进而分析得出结论;采用TLC549CP A/D数据采集器、膜盒式传感器、OSG030-815UM超高速工业摄像机组成检测系统,分别对温度、压力、图像的输出参数进行采集;通过Java语言开发的空化参数采集平台对空化现象发生参数进行实时计算并显示;与树莓派原系统相比,优化后的系统可以准确地采集到空化发生时的参数,并且有低延时性和优异的稳定性,能够降低延时到1.73ms,降低了约81%。     

3D打印ABS材料表面楔形织构的摩擦性能

为了制备出复杂、非对称的楔形三角织构,并验证织构具有减摩效果,以期此种表面织构在发动机部件中良好应用提供理论支持和技术指导,以丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)高分子材料为样品,利用3D打印技术(FDM)分别加工出具有楔形凹坑表面试样与光滑表面试样。在MRTR-1摩擦磨损试验机上进行回转式销-盘摩擦磨损试验,用体式显微镜观察工作表面的磨损形貌,通过Fluent有限元软件模拟仿真润滑油膜内部压力,并对仿真结果进行验证。研究结果表明,与光滑无织构试样相比,表面楔形织构试样均有不同程度的减摩效果,且当尺寸为2.7mm和面积占有率为15.94%时减摩效果最明显。尺寸2.7 mm,固定转速150 r/min,10 N载荷和5 N载荷工况下,顺时针楔形织构的摩擦因数比逆时针楔形织构的摩擦因数低。这是因为在润滑油流动方向上,非对称织构也呈现出不同的流体动压效应,顺时针楔形织构比逆时针楔形织构流体动压力更大,承载力更高,减摩效果也就更好。可为复杂形状表面织构的制备与应用提供良好的理论支持与技术指导。     

激光熔覆镍基碳化钨涂层的研究进展

激光熔覆是以高能量密度的激光束为热源在基体表面熔覆材料实现熔覆层与基体的冶金结合以到达改性或修复目的的技术。通过激光熔覆技术制备的镍基碳化钨涂层由于其具有较高的硬度以及优异的耐磨损、耐腐蚀特性,在工业领域应用广泛。首先介绍了镍基碳化钨涂层的特点与性能;之后从工艺参数、WC含量、加入纳米WC颗粒3个方面对影响镍基碳化钨涂层性能的因素进行了分类综述;同时,镍基碳化钨涂层中未熔融WC颗粒的分布不均匀性是目前影响涂层整体性能的主要缺陷,文章系统分析了改善该缺陷的几种方法。最后对镍基碳化钨涂层今后的研究重点进行了展望。     

空化作用及气泡行为轨迹观测研究进展

随着对空化现象的不断探索，已经有较多研究结果表明空化作用对摩擦副的减摩抗磨性能有促进作用，但由于空化现象的复杂性及难以直接观测，目前对其机理尚未取得共性结论，仍须进行深入研究。通过概述近年来对空化现象所做的相关研究，归纳气泡在溃灭过程中对壁面的空蚀损伤机理等，引出三种适用于基体表面的热门减摩方法，包括表面微织构、表面涂层和添加颗粒物。重点综述三种方法在不同结构、材料、形状、尺寸、分布方式等下对空化气泡行为轨迹的影响，以及在与其他效应相耦合下空化效应所起到的减摩效果，对相关研究进行整体归纳，并指出其中存在的问题和不足。最后提出搭建一个自动化试验装置，用于观测模拟水利机械装置工作过程中液体介质接触表面所产生的空化气泡溃灭的过程，填补该过程中气泡行为轨迹观测的欠缺，为表面空化减摩的研究奠定基础。     

几何特征及工况条件对表面织构摩擦特性影响研究

表面织构技术是一种加工方便且不破坏材料本质的表面改性方法,在材料表面加工出具有一定形状和规则的微观结构以改善材料的表面摩擦性能。但不同工况条件下影响摩擦性能的可变因素太多,以至于无法得到各设计参数的最优通用方案。从提出附加流体动压效应到表面织构形貌、尺寸、深度、面积占有率、坑底形状、取向和分布形式等方面,回顾了国内外表面织构减摩作用的研究发展历程。概述了凹陷织构中连续织构和离散织构的表面形貌对材料表面摩擦特性的影响,并在离散织构中重点分析了三角形、矩形、菱形、六边形、椭圆形、圆柱形、球形、水滴形、圆环形、雪花形和葫芦形等织构形貌对材料表面摩擦特性的影响;论述了各几何参数中织构直径和面积占有率对摩擦因数的影响比织构深度大;阐述了不同分布形式的表面织构对摩擦特性的影响;在干摩擦、边界润滑、流体润滑和混合润滑等4种状态下,总结了不同工况条件下表面织构的减摩机理,并对表面织构存在的问题提出建议,以期为表面织构的研究者提供参考。