改善摩擦磨损性能的表面处理工艺

尽管常用的金属零件经热处理后,使材料硬度和韧性等发生变化,可以改善材料表面或整体的机械性能,但材料硬度不可能作为表征摩擦性能的唯一重要因素,所以说表面处理技术早已不能沿用传统的热处理概念来概括了。特別是近年来,由于非金属材料在摩擦学系统中的广泛应用,对于表面物理的和化学的相互作用的研究日益深入,许多摩擦学问题无法单纯依靠热处理工艺而加以解决。     

钢铜摩擦副摩擦磨损特性的试验研究

本文试验分析了ＺＱＡ１９－４和ＺＱＺｎ６－６－３两种铜合金材料在不同的表面粗糙度下对摩擦系数和出口区油温的影响，以及改变载荷和相对滑动速度时，摩擦系数的变化状况。结果表明；铜合金成分不同时具有不同的硬度。     

激光微造型表面摩擦磨损性能研究

采用声光调Q二级管泵浦固体光源（DPSS）Nd：YAG激光器对缸套试件表面进行了,微造型州纹加工。在往复式活塞环-缸套摩擦磨损模拟试验机上进行了激光造型缸套试件与未造型光滑缸套试件的摩擦磨损性能对比试验研究。试验结果表明,在重载高速条件下,激光网纹试件与未造型试件相比,摩擦因数降低23％,磨损量降低66％。说明激光网纹沟槽具有贮油、积屑和动压润滑作用,同时激光加工的网纹淬火效应也有利于提高支承表面的耐磨抗擦伤性能。     

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。     

表面粗糙度对边界摩擦与磨损性能的影响

本文实验研究了表面粗糙度对线接触ＧＣｒ１５钢摩擦副的边界摩擦与磨损性能的影响。实验所采用的润滑剂为３０号机械油加１％的硬脂酸。实验结果表明：存在一最佳表面粗糙度级别，在此级别下，摩擦副的边界摩擦系数最小，耐磨性能最好。     

40CrNiMoA钢瞬态电能强化层的摩擦磨损性能

在自制的瞬态电能表面强化设备上，采用Ф3mm的石墨、YG8硬质合金、CrWMn和Cr12MoV电极，选用40～60V电压和180μF电容，电极在工件表面移动速度为1．63mm／s，对40CrNiMoA钢表面强化，用SEM观察了强化层的形貌和组织，在MM-200型磨损试验机上进行磨损试验。结果表明，以Crl2MoV电极强化后的耐磨性能最好，其平均磨损速率仅为未处理试样的1／6，其次为石墨电极强化的表面（平均磨损速率为未处理试样的1／5左右）。40CrNiMoA钢表面经过石墨电极瞬态电能强化后，磨损前期摩擦因数在0．15～0．3之间；后期摩擦因数平均值在0．3～0．7之间。未处理试样摩擦因数平均值在0．85～0．9之间。几种表面强化的试件与不锈钢的磨损表明，主要磨损形式为磨粒磨损和疲劳剥落。瞬态电能表面强化比其他表面处理方法简单易行、成本低，可推广应用于其它材料的表面强化。     

拉深模激光毛化表面的磨损性能研究

为提高拉深模的磨损性能和使用寿命,利用激光毛化技术在模具钢试样表面分别加工出不同直径和间距的微单元体。对比研究毛化表面试样和非毛化表面试样的磨损性能,结果表明,毛化试样表面耐磨性均优于非毛化表面试样。通过激光毛化可提高拉深模寿命,改善板料成形时的流动性。     

羧酸基表面活性剂对磁流变液摩擦磨损性能的影响

以羰基铁粉为磁性颗粒,SiO2为触变剂,油酸、硬脂酸、月桂酸、二聚酸、聚丙烯酸分别作为表面活性剂,制备硅油基磁流变液;采用MMW-1P型多功能摩擦磨损试验机考察表面活性剂对磁流变液摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察钢球磨痕表面形貌,分析硅油基磁流变液的摩擦机制。实验结果表明,羧酸基类表面活性剂的加入增加磁流变液的黏度,影响其摩擦学性能, 但磁流变液的磨损机制仍为典型的三体磨粒磨损。研究的5种表面活性剂中,硬脂酸、月桂酸减摩抗磨效果较好。     

固溶处理后7055铝合金的摩擦磨损性能

对7055铝合金分别进行单级固溶、双级固溶和高温预析出等固溶处理,测量不同固溶处理后试样的硬度,以及采用不同目数砂纸打磨后试样的表面粗糙度。以GCr15钢球为对偶件,采用摩擦磨损试验机研究不同目数砂纸打磨后试样的摩擦学性能,采用扫描电镜对磨痕形貌进行分析,探讨7055铝合金的磨损机制。结果表明:双级固溶处理(240℃×2 h+480℃×2 h)得到的试样性能最好,其硬度最高,表面粗糙度值较低,摩擦因数最低;而高温预析出处理(480℃×2 h+240℃×2 h)得到的试样性能最差;固溶处理后试样硬度越大,摩擦因数越低,而表面粗糙度与摩擦因数呈现出非线性关系,表面粗糙度在0.35～0.5μm之间时试样的摩擦因数最低。表面粗糙度较高时,7055铝合金在干摩擦时主要发生黏着磨损、磨料磨损和表面疲劳磨损,表面粗糙度较低时,主要发生黏着磨损和疲劳磨损。     

表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过环-块式摩擦磨损试验研究了表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损形貌及机制。结果表明:其摩擦因数与电弧行为密切相关,无电弧时摩擦因数曲线平滑;对磨环的表面粗糙度越大越容易产生电弧,电弧的烧蚀导致块试样的磨损加剧;不同表面粗糙度下均存在临界起弧法向压力,且随着表面粗糙度的增大而增大;载流摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损、电弧烧蚀及材料转移。     

离合器摩擦副表面温度对摩擦因数的影响

通过对某型离合器摩擦副的摩擦学小样试验,研究了离合器在结合的滑动摩擦过程中,摩擦面温度对离合器摩擦材料摩擦因数的影响.采用扫描电子显微镜(SEM),分析了样件的摩擦表面形貌,探讨了产生影响的机制,并从摩擦因数角度探讨了微车离合器起步发抖和烧蚀的主要原因.微车离合器摩擦材料摩擦因数随着摩擦面温度先升高,然后趋于稳定,最后再降低,其稳定工作的温度区间为130～220℃;在摩擦面温度较低的工况下,摩擦因数较低,微车起步时,离合器传递的扭矩不足以克服道路阻力,引起微车起步发抖的现象;而在摩擦面温度过高的工况下,离合过程中,摩擦因数较低,传递扭矩效率低,导致离合器滑磨时间过长,引起烧蚀现象.     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

TD法VC涂层与陶瓷和钢对摩时摩擦磨损性能对比研究

采用TD法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备VC涂层,在摩擦磨损试验机上考察VC涂层与钢球、钢柱和陶瓷球配副时的摩擦磨损性能,利用扫描电镜、粗糙度测量仪和X射线衍射仪(XRD)分析涂层磨损前后表面及界面的形貌、表面粗糙度和物相组成.结果表明,与不同摩擦副配副时,VC涂层摩擦因数随着磨损时间增加先增大后趋于平稳,磨损率随着磨损时间增加而减小,其中与钢柱配副时摩擦因数最小,磨损率最低.与不同摩擦副配副时,VC涂层磨损机制与失效形式不同,与钢球配副时VC涂层磨损机制为磨粒磨损,失效形式为划痕和剥落坑;与钢柱配副时VC涂层磨损机制为黏着磨损和疲劳磨损,失效形式为犁沟和片层状剥落;与陶瓷球配副时VC涂层磨损机制为氧化磨损,失效形式为脆性断裂.     

铸造复合变质及表面合金化中锰奥氏体钢的强韧化

通过铸造表面合金化和复合变质处理，使中锰奥氏体钢的强度、韧性和表面硬度显著提高。结果表明，复合变质剂使钢的力学性能σb,σs,αk,HV分别提高了45％、43％、263％和11％；氧化物总量从原来的0．035％降到0．007％，硫化物总量从原来的0．029％降到0．01％，夹杂物圆度从1．43变为1．04；NbN和Nb2C可作为奥氏体锰钢的异质结晶核心。经铸造表面合金化，钢的表面可形成厚度为7．2mm、硬度为HV897的高铬铸铁复合层。     

微造型表面纹理的制备及摩擦机理研究

通过降低接触面积来减小表面纹理磨损,又通过对润滑油的存储实现动压润滑以及二次润滑来达到减摩抗磨的作用。在滑动接触过程中,接触条件不断变化,表面微造型加工质量的优劣以及是否依据其摩擦机理进行了纹理设计都会对摩擦特性的评估产生重要影响。本文对微造型纹理表面滑动接触中的摩擦机理进行了综述,介绍了表面微造型制备技术和表面微造型的应用,并探讨了表面微造型技术可能的发展方向。     

常用钢磨削纹理方向与其表面摩擦因数的关系

采用平面磨削加工方法在20钢、45钢、40Cr钢表面加工出不同方向纹理(0°,30°,45°),研究了磨削加工纹理方向与其表面粗糙度和摩擦因数的关系.结果表明:相同磨削加工条件下,不同表面纹理方向的材料表面粗糙度由大到小依次为0°,30°,45°;当摩擦方向与表面纹理成一定角度时的摩擦因数要比其与表面纹理垂直时的要小;40Cr钢摩擦因数受表面纹理方向的影响要比45钢、20钢的要小.     

润滑点接触粗糙表面滑动摩擦因数的实验研究

利用多功能微摩擦试验机,在轻载荷条件下测量了具有横向纹理圆盘表面的摩擦因数,得到了包括流体润滑、混合润滑和边界润滑完整的Stribeck曲线。考虑了载荷和时间对实验结果的影响,对不同粗糙度表面的Stribeck曲线进行了比较。实验的初步结果表明:增加载荷与实验时间,会获得更加稳定的实验结果;表面越粗糙,从混合润滑向流体润滑转换的临界速度越大;表面越光滑,Stribeck曲线的“谷底”越明显。     

PEEK摩擦信号分形维数与表面形貌相关性试验研究

为研究聚醚醚酮树脂/球墨铸铁摩擦副磨合初期摩擦信号分形维数与聚醚醚酮初始表面形貌分形维数的相关性,在UMT-3MT摩擦磨损试验机上对聚醚醚酮树脂/球墨铸铁摩擦副进行了摩擦磨损试验,运用结构函数测度法对初始表面形貌、摩擦力信号、摩擦因数信号进行了分形表征,计算得到了不同载荷下的分形维数。研究结果表明,聚醚醚酮初始表面和摩擦信号均具有显著的分形特征;在相同速度、相同初始表面下,摩擦信号的分形维数随着载荷的增大而增大;在相同速度、不同载荷下,磨合初期摩擦信号的分形维数均与初始表面分形维数负相关。     

干摩擦条件下表面成膜添加剂的应用研究

本文以制动摩擦副为例，讨论了在摩阻材料中添加含氟、硫或铜元素的化合物时，与金属对偶件在干摩擦条件下其表面膜的形成机理，探讨了不同成膜添加剂对摩阻材料的摩擦磨损特性的影响。试验表明：含硫的成膜剂，可减少对偶件表面的磨损，但不利于稳定摩擦系数；而添加含氟和铜化合物的成膜剂，既利于减少对偶件表面的磨损，又可提高摩擦的稳定性。文中提出了在干摩擦条件下，在摩阻材料中添加表面成膜剂是控制或稳定摩擦系数及减少磨损的重要途径，并在实践中得到了验证。     

M35与GCr15干摩擦磨损性能的研究

在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上,对M35高速钢进行干滑动摩擦磨损试验,利用SEM(扫描电镜)观察并分析摩擦面磨损形貌及磨损机理。结果表明,M35高速钢在与GCr15滚动轴承合金钢配副干摩擦条件下,随着速度的增加,摩擦因数先降低后升高,然后再降低。当摩擦热累积达到一定值后,摩擦表面产生严重塑性变形和化学变化,摩擦副表面产生氧化磨损、粘着磨损、磨粒磨损和犁沟磨损,形成转移润滑膜,此时摩擦因数较低,磨损率也相对较低。