实时温度和磨粒条件下氟橡胶密封圈摩擦磨损特性研究

橡胶密封件的磨损失效严重影响了其使用寿命,而井下钻进时地层温度导致的密封件力学性能衰减和岩屑侵入导致的材料磨损失效都是加剧橡胶密封件失效的重要因素。为探讨氟橡胶（FKM）密封件在实时温度环境和磨粒条件共同作用下的磨损失效机制,通过模拟井下实际工况,研究实时温度对氟橡胶密封件力学性能的影响,开展实时温度下氟橡胶密封件与SS304钢配副的磨粒磨损实验,探究橡胶力学性能变化导致温度和磨粒条件下FKM/SS304配副接触形式转变的原因,并分析氟橡胶密封件磨损机制变化以及对摩擦因数、磨损量以及配副表面磨损形貌等的影响。结果表明：氟橡胶硬度、弹性模量等力学性能指标在实时温度升高至60 ℃时发生明显衰退,力学性能的衰退使密封副之间的接触形式由三体接触转变为二体接触;橡胶表面磨损形貌由60 ℃之前的三体磨损导致的凹坑转变为二体磨损时的表面材料剥离,金属表面磨损形貌也由犁沟为主转变为划痕损伤;橡胶磨屑形貌也因磨损机制变化逐渐转变成条状磨屑。研究结果为井下钻进机具密封件材料的选择及性能优化提供依据。     

高温氧气条件下CrNiMo钢的摩擦磨损特性研究

以CrNiMo钢和H96黄铜组成配副,利用QG-700型高温气氛摩擦磨损试验机,研究了高温氧气气氛环境中滑动速度、接触压力等对CrNiMo钢摩擦学特性的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对磨损表面进行表征.结果表明:在高温氧气气氛中,随着滑动速度和接触压力的增大,摩擦因数逐渐减小,磨损率逐渐增大.在滑动速度和接触压力逐渐增大的过程中,CrNiMo钢的主要磨损机制由粘着磨损转变为氧化磨损.     

乏油环境下氧化铝填充氟橡胶的高温摩擦性能研究

为了探究高温乏油环境下氟橡胶（FKM）摩擦性能的变化规律并改善其摩擦性能,在FKM中加入氧化铝（Al₂O₃）,通过机械共混法制备得到FKM/Al₂O₃复合材料,在常温和200℃高温乏油环境下对比分析FKM/Al₂O₃复合材料与FKM材料在不同载荷下的摩擦学性能。结果表明：高载荷和高温使得FKM的摩擦因数、粗糙度和磨痕深度增大,因而乏油环境下FKM的摩擦性能大幅下降;Al₂O₃粒子的加入提高了FKM在常温和高温下的基体硬度,使得FKM/Al₂O₃复合材料在相同条件下相比FKM的摩擦因数、粗糙度和磨痕深度均有减小;Al₂O₃作为补强材料提高了FKM基体在高温乏油环境下的摩擦性能,复合材料表面分层剥离现象明显减少。复合材料表面元素分析结果表明,Al₂O₃粒子在FKM表面形成了固体润滑膜,改...     

基于ANSYS的单磨粒与工件接触摩擦的研究

磨粒与工件的摩擦状况是直接影响抛光过程及抛光质量的重要因素。根据单磨粒对工件表面接触压力的实验数据,利用ANSYS有限元分析软件,研究了单磨粒对工件表面的接触压力和摩擦力,结果表明,磨粒与工件间的摩擦边界条件更接近粘着摩擦。     

全油膜润滑条件下磨粒磨损特性的实验研究

本文应用最新研制的ＭＭＵ－５型流体润滑摩擦磨损试验机，对全油膜润滑条件下三体磨粒磨损的特性进行了一些实验研究。     

金属间化合物二硅化钼在干摩擦条件下的磨粒磨损特性

在磨损试验机上考察了金属间化合物二硅化钼材料在干摩擦条件下与氧化铝砂轮对磨时的磨粒磨损性能 ,用扫描电镜和定点探针观察了其磨损表面形貌 ,并对材料的磨损机理进行了探讨。结果表明 :MoSi2 材料具有较高的耐磨性 ,质量磨损率维持在 3.3× 10 - 4mg/min水平 ;微切削和疲劳微断裂是其主要磨粒磨损机理     

不同摩擦副条件下Ti-6Al-4V合金的微磨粒磨损行为

采用TE66微磨粒磨损实验机对医用Ti-6Al-4V钛合金在不同摩擦副条件下的微磨粒磨损行为进行研究,考察滑行距离、载荷对其微磨粒磨损的影响,通过观察磨斑形貌,分析其磨损机制。研究结果表明:Ti-6Al-4V合金的磨损量随滑移距离和载荷增加而增加,磨损率则相反,并且硬度较高的Si3N4陶瓷球对合金造成的磨损量和磨损率均低于ZrO2陶瓷球;在不同摩擦副条件下,随着滑行距离和载荷的增加,Ti-6Al-4V合金的磨损机制均由三体磨损转变为二三体混合磨损,所不同的是与Si3N4陶瓷球对摩时合金的混合磨损区域要少于与ZrO2陶瓷球对摩时。     

油润条件下磨粒分形行为与摩擦状态相关性的研究

以45#钢-铜配副在浸油状态下进行磨损试验,采用自行构建的磨粒分析系统考察不同磨损阶段产生的磨粒形态,测量多种磨粒表征参数,并就各表征参数与摩擦力的关联性进行了对比分析.分析结果表明:磨粒群体中轮廓分形维数的分布呈正态分布;磨粒分形维数相对于其它表征参数而言,和摩擦力相关性更大.     

发动机铁谱磨粒分析与磨粒识别研究

从发动机摩擦副及其摩擦磨损特点着手，提出了用于发动机磨损状态监测与诊断的主要10类磨粒，依据其识别特征提出了用于磨粒识别的14个磨粒形状、表面纹理与颜色特征；最后应用BP网络分层识别策略进行了磨粒识别。     

氧气气氛条件下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究

利用MMS-1G销盘式高温高速摩擦磨损试验机,研究了氧气气氛条件下CrN iMo钢/H96黄铜配副的干滑动摩擦磨损特性,并分析了磨损机制,结果表明:纯氧气气氛条件下,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改变。CrN iMo钢磨损失效机制主要表现为氧化磨损、剥落磨损、粘着磨损和磨粒磨损。     

轴承套圈粗磨烧伤的分析与控制

在轴承套圈的粗磨过程中,为提高生产效率,首先要注意产品的烧伤问题。通过对烧伤机理的分析,全面优化加工条件,对产品的烧伤现象实施有效控制。     

氟橡胶密封圈与液压油的相容性试验研究

为测试氟橡胶密封圈在某装甲车油气弹簧的液压驱动系统中的适用性,参照GB/T1690-2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》,通过试验分析氟橡胶密封圈与油气弹簧常用的46号抗磨减震液、10号航空液压油和4609减震液的相容性。结果表明:氟橡胶密封圈在3种液压液及其混合油中的体积变化率都是负值,最大体积收缩率都大于4%,不满足GB/T14832-2008标准的要求。氟橡胶并不适用于油气弹簧采用的3种用油,建议将氟橡胶材料更换为腈橡胶材料。     

磨粒微观滑动接触过程热效应的有限元分析

利用ANSYS有限元软件分析了磨粒与被磨损材料表面滑动接触过程中,在摩擦热和力场的耦合作用下,接触区表现出的局部温度变化、应力变化等特性。结果表明,在磨粒滑移过程中,磨粒相当于接受固定热源作用,接触区温度逐渐上升,温度存在起伏波动现象,瞬现温升最高点在磨粒接触区两侧,反映出接触状态的不连续性,接触区状态的非稳定性;被磨材料表面的各点在进入接触前、经历接触时、脱离接触时,接触区温度存在先升高再下降的变化过程,同时,接触区的应力、剪应力、接触压力也发生变化。磨粒滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中材料表面损伤机制。     

碳纤维粉增强氟橡胶复合材料摩擦学性能研究

采用液相氧化法对碳纤维进行不同时间表面刻蚀,利用扫描电镜分析碳纤维的表观形貌;采用开炼共混和平板硫化方法制备改性后碳纤维/氟橡胶复合材料,研究改性碳纤维用量对复合材料硫化特征、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着氧化时间的增加,碳纤维表面沟槽纹路变深变宽,从而与橡胶基体有更好的界面结合性;随着碳纤维用量的增加,复合材料交联密度增大,而拉伸性能降低;碳纤维的加入使复合材料摩擦磨损性能明显提高,最高可使材料摩擦因数降低近45%,耐磨性提高近1倍;经过表面改性的碳纤维能使复合材料的摩擦因数和磨损率更低,耐磨性能更好。     

不同填料氟橡胶复合材料高温性能研究

为提高氟橡胶(FKM)高温性能,在FKM中分别加入相同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)、气相二氧化硅(SiO2)、纳米氧化锌(Nano-ZnO),采用机械共混法制备3种FKM复合材料;研究常温和160℃高温下3种填料对FKM复合材料力学性能的影响,结合三维形貌和扫描电镜微观形貌,分析FKM复合材料的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE填料降低了FKM材料的力学性能,但可提高其高温摩擦性能;Nano-ZnO填料可提高FKM材料常温力学性能,但对高温力学及摩擦性能没有明显改善;Silica填料可显著改善FKM材料常温与高温条件下的抗磨减摩、抗拉伸撕裂等特性;160℃试验条件下,Silica填料可使FKM材料的拉伸强度提高31%,撕裂强度提高142%,摩擦因数降低52%,磨损量减少36.4%;在FKM中添加Silica可提高基体强度,高温摩擦时形成熔融层,使复合材料具有优异的耐磨性能。     

密封介质对接触特性影响的建模分析

应用建模计算和性能试验相结合的方法对不同介质环境下车辆传动装置密封环的接触特性进行研究。以非牛顿流体的流变特性为基础,计及变黏度影响,模拟实际运行工况,运用有限差分数值解法,确定2种不同介质中密封摩擦副的摩擦因数和密封环温度等表达密封环接触特征的参数变化规律。通过试验进行对比论证,表明试验获取的摩擦因数和密封温升曲线与仿真曲线的基本变化规律保持一致,并且在密封系统中黏度小的介质在摩擦因数和密封温升方面较黏度大介质的数值小。通过建模和试验的双重评价方法,可以方便准确预估不同介质环境下的密封接触性能。     

低温橡胶密封件摩擦磨损性能试验

橡胶密封件作为阀门产品的重要零部件,橡胶密封件的摩擦磨损性能直接影响其密封性和阀门产品寿命可靠性。针对低温橡胶硫化密封件进行密封力仿真确定,开展相关摩擦磨损试验。在干摩擦与脂润滑条件下,利用摩擦磨损试验机,测试不同摩擦配副之间的摩擦磨损性能,获得接触面表面形貌以及不同橡胶密封副之间的摩擦磨损量。结果表明:性能表现最佳的橡胶材料为氢化丁腈橡胶HNBR5080和耐磨丁腈橡胶A-4-1-J18。实验数据可为后续的阀门产品设计提供技术支撑。