Valvetrain Friction and Wear Performance of Polyalkylene Glycol Engine Oils

The application of polyalkylene glycol (PAG) as a base stock for engine oil formulation has been explored for substantial fuel economy gains over traditional formulations with mineral oils. Various PAG chemistries were explored by varying the feedstock material. All but one formulation have the same additive package. The friction performance of these oils was evaluated in a motored valvetrain rig with current production engine hardware in the temperature range 40–100°C and in the speed range 300–2,500 rpm. PAG formulations showed up to 48% friction reduction over GF-5 SAE 5W-20 oil depending on temperature, speed, and oil chemistry. The wear protection capability was evaluated using a radiotracer technique on another motored valvetrain rig where only one cam lobe rotated against a bucket tappet. The wear trend of some PAG oils was equal to or better than that of GF-5 SAE 5W-20 oil, whereas others showed high initial wear. The wear rate of the PAG oils was not significantly different from that of GF-5 oil. The bucket tappet surfaces were analyzed using scanning electron microscopy, auger electron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and time-of-flight secondary ion mass spectroscopy to characterize the tribofilm formed and to help explain the friction and wear performance.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损机制研究

SiC颗粒增强铝基复合材料是一种性能优异的高速摩擦材料,作为刹车材料必将在陆上运输领域得到广泛应用。但SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能强烈地依赖于实验条件和制备工艺。综述了各种因素对SiC颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损性能的影响,总结了SiC颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损机制,并指出了SiC颗粒增强铝基复合材料需进一步深入研究的问题及新的研究方向。     

微型汽车离合器摩擦材料磨损机制的研究

根据定速式摩擦试验机GB/5763-98国家试验标准,设计了适合研究微型汽车摩擦材料摩擦性能的小样试验;对试验数据进行分析,通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜(SEM)分析等手段,对材料的磨损量的变化情况及摩擦面工作层的形成进行分析。结果表明:微型汽车离合器的滑动磨损行为分为轻微磨损和严重磨损,轻微磨损摩擦表面比较粗糙,而严重磨损摩擦表面相对光滑或摩擦噪声明显;轻微磨损以氧化磨损、磨粒磨损为主,伴随着黏着磨损,严重磨损以由严重塑性变形引起的磨损和黏着磨损、磨粒磨损为主。     

纳米氧化锌填充丁腈橡胶摩擦磨损机制研究

利用机械共混与热模压工艺制备四针氧化锌与纳米氧化锌填充丁腈橡胶(NBR),采用硫化仪和硬度仪分析2种氧化锌填充NBR材料的特性,采用CFT-I型多功能表面综合测试仪研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,采用三维形貌仪、SEM/EDS联用对磨损后橡胶表面进行分析,探讨氧化锌在NBR中的摩擦磨损机制。结果表明:与四针氧化锌相比,添加纳米氧化锌可使胶料的焦烧时间与正硫化时间缩短,且可使胶料密度和硬度增大;添加纳米氧化锌的胶料表现出优异的耐摩擦磨损性能,与添加四针氧化锌的胶料相比,其磨损量减少了45.8%,平均摩擦因数降低了2.4%;摩擦过程中纳米氧化锌磨屑堆积能够抵抗外界载荷压入胶料表面,致使摩擦因数存在骤然减小现象;含纳米氧化锌胶料磨损机制为磨料磨损与轻微的黏着磨损,而含四针氧化锌胶料的磨损机制为严重的磨粒磨损与黏着磨损。磨损表面元素分析表明,纳米氧化锌在胶料中Zn元素分布得更为均匀,在摩擦过程形成了致密摩擦膜。     

半金属基粉末摩擦片摩擦磨损性能研究

在不同工况下研究半金属基粉末摩擦片与淬火45#钢配副时,载荷和转速对其摩擦磨损性能的影响,并分析其磨损机制。结果表明,在油润滑和水润滑下,半金属基摩擦片高速下的磨损量要明显低于低速下的磨损量,而干摩擦下其高载高速下的磨损要高于高载低速时的磨损量。油润滑下随载荷的增大,半金属基摩擦片的摩擦因数逐渐升高;水润滑下随载荷的增大,高速时摩擦因数先增大后减小,低速时则逐渐降低;干摩擦下随载荷的增大,高速时摩擦因数呈现出先升高后降低再升高的趋势,低速时则先升高后降低。干摩擦时摩擦面十分粗糙,有比较明显的沟状磨痕和硬质颗粒脱落后残留的凹坑;而水润滑和油润滑时摩擦面较为光滑。     

陶瓷材料磨损机制及磨损程度评价方法综述

综合分析陶瓷材料摩擦磨损的机制和影响摩擦磨损的各种因素,如表面加工状况、载荷、速度、时间、温度、润滑等。介绍几种陶瓷材料摩擦磨损程度的评定方法,如用量纲一化参数(最大赫兹接触压力、最大表面粗糙度和断裂韧性的函数Sc,硬度、最大表面粗糙度和断裂韧性的函数S*)大小评价磨损程度,用磨损表面的粗糙度Ry与平均粒径Dg的比值评价陶瓷材料磨损程度,用磨损率评价陶瓷材料磨损程度等。以期指导人们进一步认识陶瓷摩擦磨损的本质规律,有目的地调整材料的性能以提高其耐磨性。     

用SRV试验机评价柴油机油摩擦磨损性能

采用SRV^?4型摩擦磨损试验机为试验平台,以某商用车公司提供的发动机缸套-活塞环截取件作为摩擦副试验件,以15W-40 CF-4和15W-40 CI-4发动机油为润滑介质,建立评价柴油机油摩擦磨损性能的模拟试验方法,并使用该方法对油品配方中减摩剂的区分性及不同材质活塞环与润滑油的适配性等进行考察。试验结果表明:建立的模拟试验方法能较好地区分出具有优异抗磨性能的柴油机油,同样对油品配方中减摩剂和不同材质活塞环与润滑油适配性等有着较好的区分性,可以作为润滑油品开发者和OEM汽车厂家对油品配方开发和摩擦副材质筛选的模拟评价手段。     

磷化-皂化处理27SiMn钢的摩擦磨损性能研究

冷拔法生产液压缸筒前,需对毛坯管进行磷化、皂化等预处理,以在冷拔表面形成一层塑性良好且具有极压性能的磷酸盐膜和皂化膜。对冷拔法生产液压缸筒常用的材料27SiMn钢进行磷化、皂化处理,在CETR UMT-2型试验机上考察了27SiMn钢磷化-皂化处理表面的摩擦学性能,采用扫描电镜观察分析了磨损表面形貌,探讨了磨损机制。结果表明:27SiMn钢经磷化-皂化处理后,与YT5硬质合金对摩时摩擦因数明显降低,此时摩擦因数受润滑介质的影响不明显;干摩擦状态下磷化-皂化处理前、后27SiMn钢的摩擦因数均随滑动速度的增加而增加,油润滑状态下则相反。     

温度对搅拌摩擦焊接接头摩擦磨损性能的影响

通过对搅拌摩擦焊过程中铝合金板上各特征点在不同焊接参数的温度变化规律的检测,研究搅拌摩擦焊接参数对焊接过程温度场的影响,搅拌摩擦焊焊接接头的摩擦磨损行为,以及搅拌摩擦焊接头的摩擦磨损性能随温度的变化趋势。结果表明:在搅拌头旋转速度一定时,各特征点的温度峰值会随焊接速度的增加而降低,在焊接速度一定时,特征点的温度峰值会随搅拌头旋转速度的增加而升高;搅拌摩擦焊接头磨损表面呈现轻微的疲劳磨损特征,无明显的表层剥落开裂迹象;试样的磨损量与接头区域的焊缝成型有密切关系,而焊缝的成型质量与温度场的分布有密切联系,试验表明温度场梯度越小,磨损量越小。     

弹性金属塑料复合材料的摩擦磨损特性研究

在MPX-2000摩擦磨损试验机上，用环盘摩擦副，结合扫描电镜分别评价了弹性金属塑料（EMP）复合材料与钢在油润滑和干摩擦条件下的摩擦磨损特性。结果表明：两种试验条件下，相同滑动速度的摩擦系数随载荷的升高而减小，当载荷为2000N，滑动速度小于3.52m/s时，摩擦系数基于趋于稳定，EMP磨损率随滑动速度和载荷的升高耐增加，但不同试验条件的增幅不高，油润滑下滑动速度小于3.52m/s和干摩擦条件下滑动速度小于1.96m/s时，EMP以微切削，塑性变形和梨沟磨损为主，并在摩擦副两表面形成转移物。     

气氛环境下材料摩擦磨损行为研究进展

综述了国内外近年来气氛苛刻环境条件下材料摩擦磨损行为研究成果,总结了金属及合金材料、复合材料、陶瓷材料、涂层材料等在气氛环境下的摩擦学性能及磨损机制,阐述了气氛环境材料磨损机制分析方法,提出了研究中存在的问题和今后的研究方向.     

填料种类对聚苯酯基复合材料摩擦学性能的影响

在聚苯酯(Ekonol)中分别添加不同种类的填料,制备出一系列性能不同的Ekonol基复合材料,研究了填料的形态、性质对Ekonol复合材料摩擦磨损性能的影响,分析了磨损面、对磨面转移膜形貌,并探讨了摩擦磨损机制。结果表明,在填料的填充量相同时,层状固体润滑剂聚四氟乙烯(PTFE),由于从本质上改善了非熔融Ekonol的内部粘结,且协助形成较为连续、平滑的转移膜,对Ekonol摩擦学性能的改善最为明显;其次为纤维状填料。相比于尺寸细微的六钛酸钾晶须,粗大的玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)之间相互交错,对Ekonol起到了较好的承载骨架作用,更为有效提高Ekonol的摩擦学性能。GF比CF与Ekonol之间的亲和性较好,对应于GF/Ekonol复合材料的摩擦学性能优于CF/Ekonol复合材料;纳米颗粒填料对Ekonol有着弥散增强作用,但对Ekonol摩擦学性能的改善效果最差。     

发动机缸套-活塞环摩擦磨损特性试验研究

利用缸套-活塞环摩擦磨损试验台研究了速度，温度，载荷，供油等因素对缸套-活塞环系统摩擦磨损特性的影响。试验结果表明，缸套-活塞环摩擦副在发动机工作循环中润滑状态不断发生变化。在试验条件下，温度对摩擦磨损有显著影响，载荷和速度对摩擦力的影响较小。     

二氧化碳气氛下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究

应用MMS-1G销盘式高温高速摩擦磨损试验机,研究了二氧化碳气氛条件下CrNiMo钢/H96黄铜配副的干滑动摩擦磨损特性。结果表明:摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷和速度的增加而增加,在逐步增加速度与载荷的过程中,存在着摩擦磨损机制的转变,CrNiMo钢的磨损机制主要表现为粘着磨损和磨粒磨损。     

基于动力学特性的挖掘机工作装置端面摩擦副间隙磨损机理研究

机械动力装备中常因为作业工况恶劣导致关节端面摩擦副间隙处磨损严重,为了探讨关节端面摩擦副间隙处作业过程中磨损变化行为及作用机理,以某型号挖掘机为例,基于动力学模拟分析两种典型工况下得到动臂关节处动态载荷数据基础上,利用有限元数值模拟技术并修正Archard磨损模型计算得出端面摩擦副间隙处磨损深度与磨损次数的关系,在端面磨损试验机上验证两种工况下关节间隙处耐磨垫片磨损变化过程,在扫描电镜下观察磨损后的表面形貌分析磨损作用机理。结果表明：两种工况下,磨损区域均为环形区域;偏载工况磨损主要与接触应力值大小和偏载角度有关,磨损过程中表面产生锥刺凹坑和交叉犁沟等,磨损机制由疲劳磨损向黏着磨损转化,同时伴随有少量的磨粒磨损;满载启动回转工况磨损主要与接触碰撞程度有关,磨损形式主要为黏着磨损与磨粒磨损。此分析方法对工程机械行业分析其它动力装备关节摩擦副和工程应用具有较好的参考价值。     

表面修饰的纳米金刚石微粒在润滑油中的抗磨减摩性

将纳米铁微粒、纳米铜微粒及纳米金刚石微粒分别分散到不含油性剂和极压抗磨添加剂的半成品合成润滑油中,采用MM-200型磨损实验机和XL30-1扫描电镜等设备研究了纳米微粒的抗磨减摩性,采用发动机台架试验研究了纳米金刚石的摩擦性能.结果表明,纳米金刚石微粒可明显改善润滑油的抗磨减摩性能;纳米金刚石润滑油的油膜有着非常好的抗黏滑能力和承载能力,对摩擦副有自修复作用.在普通发动机润滑油中加入质量分数0.01%的纳米金刚石微粒后,其润滑性能有很大的改善,在相同转速下功率平均提高4.2%;怠速时的HC排放量从8.75×10-4降低到3.50 ×10-4,降低60%,Nox排放量从1.66×10-4降低到1.32×10-4,降低20.5%;油缸的压力从0.441 Mpa增加到0.568MPa,相对增加28.9%;怠速也提高了19.6%.     

纳米粒子润滑油的抗磨减摩机理

使用扫描电镜、能量色散谱、X射线光电子能谱仪和原子力显微镜研究了纳米粒子润滑油的抗磨减摩机理.结果表明:纳米粒子通过"微抛光"作用、"微滚珠"承载作用、填充修复作用、大小粒子协同作用以及在摩擦表面形成新的金属元素的单质和氧化物膜等达到抗磨减摩效果.     

PTFE对纤维增强尼龙66材料摩擦学性能的影响

考察了玻璃纤维（GF）增强尼龙66复合材料的摩擦磨损性能,以及PTFE对复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电镜分析了磨损形貌。结果表明：15％GF增强尼龙复合材料的摩擦学性能改善不明显,而且磨损量高于纯尼龙;加入PTFE在摩擦过程中形成了转移膜,降低了玻璃纤维增强尼龙复合材料的摩擦磨损,改善了其摩擦学性能。     

SiC颗粒增强PTFE基复合材料磨损图的研究

研究了SiC颗粒增强PTFE基复合材料(PTFE／SiCp)在干摩擦条件下的磨损特性。对磨损表面进行了观察分析，建立了复合材料磨损机制转变图，对在不同磨损条件下的磨损机制进行了概括。结果表明，SiC颗粒增强PTFE基复合材料发生轻微磨损的主要机制是显微切削，发生严重磨损的主要机制是粘着磨损。     

搅拌摩擦焊接头摩擦磨损性能研究

在MM-200型摩擦磨损试验机上分别试验了LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头焊缝区和母材的摩擦磨损性能。通过测定失重量和摩擦力矩的波动情况,得出了在不同的工艺参数条件下试样的抗磨损性和摩擦因数的变化规律。实验结果表明：搅拌摩擦焊接头的摩擦磨损性能明显优于母材,当正压力从50N增加到106N时,母材的失重量增加近6倍,母材的失重量在同等垂直载荷的情况下是焊缝的10-20倍。实验还表明搅拌摩擦焊接接头的摩擦力矩较小并且波动平缓。搅拌摩擦焊接头区域的磨损机制从磨粒磨损方式转变为疲劳磨损方式。