镁合金板温成形过程模具圆角部位摩擦系数的实验研究

利用自行研制的新型摩擦测试装置,对镁合金板温成形过程模具圆角部位摩擦系数进行了测试实验.通过正交实验,研究了温度、压边力、润滑状态等三种工艺参数对模具圆角部位摩擦系数的影响,并采用统计方法对所得到的数据进行了分析,确定了影响摩擦系数的主次关系和最优工艺参数组合.研究结果表明:三种工艺参数中,温度因素的影响最为显著,压边力因素影响一般,而润滑因素影响最小;最优工艺参数组合为温度240℃、压边力3MPa和二硫化钼润滑.     

摩擦系数对仪器化压入测试结果影响的有限元分析

针对材料弹性模量仪器化压入识别的两种代表性方法——Ma方法和Oliver-Pharr方法,应用有限元数值模拟,分析了金刚石压头与具有典型加工硬化特性的金属类被测材料之间接触面摩擦系数对弹性模量识别精度的影响,分析结果表明:摩擦系数介于0～0.2范围时,采用两种方法,弹性模量识别精度对摩擦系数的变化较敏感;摩擦系数大于0.2之后,两种方法对摩擦系数变化的敏感性降低,弹性模量的识别精度趋于稳定.对两种方法的测试精度进行比较可以看出,Ma方法测试结果的精度和相对于摩擦系数变化的稳定性均好于OliverPharr方法,仪器化压入实验应使用Ma方法识别材料的弹性模量.两种铝合金材料的实验数据表明,将摩擦系数对测试结果的影响进行修正,可有效提高Oliver-Pharr方法弹性模量的识别精度.     

基于BP神经网络的条带刚凸特征回弹预测

为了研究核燃料组件格架的条带刚凸特征的回弹量与压边力、冲压速度、凸凹模间隙、摩擦系数等冲压工艺参数之间的关系,首先,获取包含50个GA拉丁超立方抽样的数据点以及10个随机抽样的数据点的数据集,前者作为训练集、后者作为测试集。将前者输入到BP神经网络进行训练,后者验证训练模型的精度。最后,通过响应面图研究各因素之间的交互作用以及各因素的敏感程度。结果表明:BP神经网络能够有效预测刚凸回弹量与冲压工艺参数之间的关系,相对于其他因素,压边力对回弹量的影响特别明显,冲压速度对回弹量的影响不明显,但与凸凹模间隙和摩擦系数有明显的交互作用。     

道面摩擦系数测试液压加载系统

道面摩擦系数测试系统中，测试轮胎的正压力是关键参数之一，其加载方式影响设备结构及测量精度，是解决自动测试的前提。本文介绍了两种加载方法，并对所设计的液压加载系统进行了试验。     

深冷处理对黄铜组织与力学性能的影响

利用纳米力学测试系统测试黄铜经深冷处理前后的硬度、弹性模量和摩擦系数,并借助金相显微镜、SEM/EDS和TEM对深冷处理前后黄铜的组织进行分析.在此基础上,探讨了深冷处理对黄铜微观力学性能的影响.结果表明:深冷处理能细化黄铜组织,增大黄铜的硬度、弹性回复系数和硬弹比,减小摩擦系数,有效地提高了合金的抗压痕形变能力.     

轿车传动半轴含芯棒旋锻工艺中的关键参数

以轿车旋锻半轴(MTS)为对象,对模具入口角度、模具精整段长度、模具-坯料-芯棒间摩擦系数、轴向拉力等关键参数与材料流动方式和锻造力之间的内在关系进行研究。研究结果表明,随着模具-坯料-芯棒间摩擦系数增大,中性面向模具出口端移动,且径向、轴向锻造力增大;模具入口角度增大时,中性面向模具出口端移动,旋锻力减小,轴向锻造力增加;模具精整段长度、轴向拉力增加时,中性面向模具出口端移动,且旋锻力增大,但轴向锻造力不变。提出了旋锻轴关键参数的制定准则,并以某轿车旋锻轴为例,给出了模具入口角度、模具精整段长度、摩擦系数、轴向拉力等关键参数。采用工艺试制和产品质量试验,验证了旋锻工艺参数制定准则的正确性和合理性。     

基于LS-DYNA有限元平台的带反拉力空拔管性能

带反拉力空拔管具有提高产品质量和简化工艺过程等特点,在冷拔行业中得到广泛应用。文章应用LS-DYNA有限元平台数值模拟带反拉力空拔管全过程,得到各场量的动态分布情况,从而分析了拔制中产生横裂等缺陷的机理和壁厚变化规律;探讨了工艺参数,即模锥角、摩擦系数、反拉力与摩擦阻力之间的影响关系。研究结果为冷拔工艺设计和优化模具结构提供了理论依据。     

塑性成形中摩擦特性的研究进展

摩擦是影响板料塑性成形性能及数值仿真精度的主要因素。深入系统研究各种因素对摩擦系数影响的规律及机理具有重要意义。本文首先介绍了几种常用塑性成形摩擦测定装置及方法,随后分析了加工工艺参数对摩擦系数的影响,最后总结了摩擦理论模型的研究现状,并对塑性成形过程摩擦特性研究的未来发展趋势进行了展望。     

摩擦系数和材料参数对薄钢板胀形成形的影响

通过对胀形成形进行仿真计算和实际测试分析，比较了不同润滑条件下的应变分布，确定了胀形成形时的静摩擦系数μ值，研究分析了摩擦系数和材料参数n、r值对胀形成形的影响。     

基于响应面和神经网络模型的7003-T4铝合金防撞横梁拉弯成形多目标优化

以截面形状为目字形的7003-T4铝合金型材为研究对象,以防撞横梁质量最轻和型材拉弯成形之后的截面畸变量最小为目标,以回弹量和最大减薄率为成形质量约束,以横梁摆锤碰撞时摆锤侵入位移为刚度约束,基于有限元仿真技术和NSGA-Ⅱ多目标优化算法,对型材筋的分布、厚度分布以及拉弯成形时的预拉力大小和摩擦系数进行优化设计。研究表明:在没有补拉阶段的型材拉弯成形过程中,影响型材成形后回弹量和截面畸变量的敏感因素顺序为:预拉力大小、摩擦系数;所建立的防撞横梁质量以及摆锤碰撞刚度的多项式响应面模型和回弹量、截面畸变量以及最大减薄率的神经网络模型均具有较高的精度;通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法获得型材结构-工艺参数的Pareto最优解。     

冷搓成形工艺参数对花键晶粒度影响的研究

根据花键轴零件冷搓时所使用刀具的参数以及轴坯的基本参数建立模型;对花键轴的冷搓加工过程进行数值模拟,模拟的花键齿形与实际相符。在此基础上设置模型的微观仿真参数,从微观层面上对加工过程中微观尺寸的变化进行仿真。由于材料性能与其晶粒尺寸有关,故冷搓成形过程中以微观晶粒尺寸与数量变化情况作为指标,采用正交试验探究摩擦因数、搓齿运动速度以及环境温度对晶粒度的影响程度。通过极差和方差法分析3个因素对材料微观晶粒尺寸的影响,得到搓齿运动速度对晶粒尺寸的影响显著。     

硅烷偶联剂对表面微坑复合PTFE的减摩及缓释性能影响研究

目的探究硅烷偶联剂对缸套表面微坑复合PTFE微粒的减摩和缓释性能的影响。方法利用激光刻蚀机在缸套表面加工不同参数的微坑,并依据摩擦系数对表面微坑参数进行优化。选取最佳表面微坑参数,进行加工,并机械涂覆经硅烷偶联剂修饰的PTFE,制备复合润滑结构。采取往复式摩擦磨损试验机对复合润滑结构的减摩性能进行分析。利用SEM和EDS研究摩擦副的表面形貌和成分,采用三维共聚焦显微镜研究微坑内PTFE的释放情况。结果在热压复合方法下,直径为0.4 mm、深度为120μm的微坑复合PTFE具有最佳的减摩效果。硅烷偶联剂的加入会进一步改善摩擦副之间的减摩性能,其摩擦系数为0.1248。与未处理缸套试样、微坑处理缸套试样、热压复合PTFE缸套试样进行对比,其摩擦系数分别降低了24.3%、18.8%和11.2%。另外,硅烷偶联剂还可以减缓表面微坑内PTFE的释放,延长作用时效,与热压复合方法相比,微坑内PTFE颗粒的释放速率约降低96.3%。结论复合润滑结构能够改善摩擦副之间的摩擦状况,其减摩和缓释机理是固体自润滑材料、表面微坑和硅烷偶联剂协同作用的结果。     

微织构自润滑表面在油介质中的摩擦学性能

为探究不同表面处理方式对试样表面摩擦学性能的影响,分别对GCr15试样表面进行激光微织构加工,光滑表面涂抹润滑油,微织构表面填充固体润滑剂,微织构表面涂抹润滑油,微织构表面填充固体润滑剂并涂抹润滑油等不同表面处理方式,在MMW-1A摩擦磨损机上进行摩擦磨损试验。同时改变试验的载荷及转速,探究在不同转速和载荷工况下,不同表面处理方式对试样摩擦因数的影响。结果表明,在干摩擦条件下,试样表面采用微织构处理并填涂固体润滑剂可使摩擦因数较光滑表面降低47.6%;在油介质中,采用微织构处理可使摩擦因数较光滑表面降低4.8%,采用微织构处理并填充固体润滑剂可使摩擦因数较光滑表面降低17.7%。且在油介质中,采用织构化处理和固体润滑结合的表面处理方法,试样摩擦因数随载荷增大而减少且逐渐趋于稳定,但随转速增大而增大。     

采油液力马达转子表面织构参数对其摩擦副摩擦学性能的影响

目的研究微沟槽织构对采油液力马达定转子配副表面摩擦学性能的影响,为减小液力马达螺旋副的摩擦阻力矩,从而解决大庆油田某型号液力驱动螺杆泵采油系统停机后启动困难的问题提供设计方向。方法根据螺杆马达螺旋副,建立金属-橡胶平板往复摩擦模型,在金属试件表面加工出不同织构角度和深度的矩形微沟槽,采用正交试验方法,研究不同织构参数对液力马达螺旋副摩擦性能的影响规律,最后再对比分析橡胶试件摩擦磨损试验前后的表面形貌,以掌握织构存在对橡胶定子使用寿命的影响规律。结果织构角度一定时,除90-5号试件以外,其余各组试件的摩擦因数表现出随织构深度的增加而增加的现象。织构深度一定时,各组试件的摩擦因数随织构角度的增大而表现出先增大后减小的现象。织构角度是摩擦因数的主要影响因素。相同试验条件下,0—5号试件的摩擦因数比未织构试件降低了20.2%。结论在液力马达定转子这种金属-橡胶接触对中,织构的减摩机理主要是通过微沟槽输送润滑介质,改善润滑条件。织构参数设计合理的试样,在不缩减液力马达使用寿命的条件下可以有效减小摩擦副的摩擦因数,有利于液力驱动螺杆泵采油系统顺利启动。     

基于状态观测器增益自调整的交流伺服系统

针对永磁同步交流伺服系统易受机械参数的变化和负载扰动的影响,论文设计了一个负载观测器,并采用递推最小二乘法对系统的转动惯量和粘滞摩擦系数进行了在线辨识,然后用辨识得到的转动惯量和粘滞摩擦系数对系统参数进行更新,保证了观测器的精度。采用极点配置法设计的观测器增益可以根据前面估计得到的转动惯量和粘滞摩擦系数在线调整,使该观测器在自身的机械参数发生剧烈变化时,仍能准确地观测突加的外部负载扰动进行补偿,大大提高了伺服系统的精度。仿真结果表明,系统在转动惯量和粘滞摩擦系数发生变化时,基于负载观测器增益自调整的高精度永磁交流伺服系统无论是在上升时间,速度跟踪的精确性和鲁棒性方面都优于传统的负载观测器的增益固定的控制方案。     

铁基金属摩擦副表面自修复层分析

目的分析不同工况对表层自修复层的影响,探究羟基硅酸镁纳米管在摩擦磨损过程中的作用机理。方法以人工合成的羟基硅酸镁纳米管Mg3Si2O5(OH)4为自修复添加剂,在油润滑实验条件下进行铁基金属摩擦副摩擦磨损实验。利用SEM、EDS、激光拉曼光谱仪及显微维氏硬度计分别对自修复层厚度、自修复层元素组成、自修复层表面结构及自修复层表面显微硬度进行表征。结果在转速为1000、2000 r/min时,载荷为200、300、400 N的实验条件下,表层均有自修复层的生成。在转速为2000 r/min、载荷为400 N时,表层自修复层的厚度最大。实验过程中,摩擦副得到修复,出现负磨损,自修复层的主要元素为C、O、Fe等。高转速载荷工况下,其摩擦系数相比基础油下降0.008。自修复层为类金刚石结构,其平均硬度值在673HV左右,为基体的1.87倍。结论羟基硅酸镁、基础油及磨屑三者共同作用,在高能摩擦作用下合金化,形成高硬度的类金刚石结构修复层,能有效保护摩擦副工作面,并延长寿命。加大实验载荷与实验转速,能加速自修复层的形成,实现摩擦副负磨损,并降低摩擦系数。     

A Fractional Factorial Design Study of Reciprocating Wear Behavior of Al-Si-SiC<Subscript>p</Subscript> Composites at Lubricated Contacts

The lubricated reciprocating wear behavior of two composites A319/15%SiC_p and A390/15%SiC_p produced by the liquid metallurgy route was investigated by means of an indigenously developed reciprocating friction wear test rig using a fractional factorial-design approach. The main purpose was to study the influence of wear and friction test parameters such as applied load, sliding distance, reciprocating velocity, counter surface temperature and silicon content in composites, as well as their interactions on the wear and friction characteristics of these composites. Two output responses (wear loss and coefficient of friction) were measured. The input parameter levels were fixed through pilot experiment conducted in the newly developed reciprocating friction and wear test rig. The counter surface material used for the wear study was cast iron having Vickers hardness of 244 HVN. It had been demonstrated through established equations that A390/15%SiC_p composite is subjected to low wear compared to the A319/15%SiC_p composite. The experimental results indicate that the proposed mathematical models suggested could adequately describe the performance indicators within the limits of the factors that are being investigated. The applied load, sliding distance, reciprocating velocity, counter surface temperature, and silicon content in composite are the five important factors controlling the friction and wear characteristics of the composite in lubricated condition. Moreover, the two factor interactions have a strong effect on the wear of composites. The results give a comprehensive insight into the wear of the composites.     

车用法兰螺母冷挤压成形工艺分析及优化

以车用法兰螺母冷挤压成形为研究对象,根据其结构特点设计6工位成形工艺,选取其中易出现缺陷的六角成形工序,采用有限元分析软件DEFOMR-3D对其成形过程进行模拟分析,采用双顶杆结构替代原有单顶杆结构,成功解决成形过程中的材料折叠问题。同时,为降低成形载荷,选取凹模圆角半径、模芯切入角、凸模切入角、摩擦系数作为因素,设计正交试验对参数进行优选,得出各因素对成形载荷的影响趋势,确定最优工艺参数为:凹模圆角半径为0.5 mm、模芯切入角为20°、凸模切入角为10°、摩擦系数为0.12,采用优化后的模具结构及参数进行试模,制件符合成形要求,成形载荷与模拟结果基本一致,为法兰螺母生产提供理论基础。     

超疏水结构对AZ91D镁合金微摩擦磨损性能的影响

目的 研究微/纳米复合超疏水结构的摩擦磨损机制,提高镁合金微摩擦磨损性能。方法 首先采用激光刻蚀获得微米结构,然后表面涂覆SiO2纳米颗粒,获得微/纳米复合结构,最后涂覆低表面能物质获得超疏水表面。用接触角测量仪测量超疏水表面的静态接触角,使用微摩擦磨损实验机分析超疏水表面的摩擦磨损性能,使用扫描电子显微镜观察表面磨痕形貌。结果 当载荷为1 N时,超疏水表面的摩擦系数约为0.04,基体表面约为0.06。随着载荷的增加,超疏水表面的摩擦系数逐渐与基体相近,并逐渐超过基体。随着时间的增加,超疏水表面的摩擦系数呈增加趋势,由0.04逐渐增加到0.08,基体试样没有明显的上升趋势。相同条件下,超疏水表面的磨痕宽度大于基体表面,但磨痕宽度的增大趋势小于基体表面。结论 微/纳米复合结构超疏水表面的摩擦磨损过程不同于光滑基体。超疏水表面的磨损首先发生于微/纳米凸起结构,之后发生于被微/纳米凸起填平的微米凹坑区,然后发生于激光加工热影响区表面,最后发生于镁合金基体。在所受载荷低于1~3 N时,超疏水表面微凸起结构能延缓超疏水表面摩擦磨损的发生,改善耐磨性能。     

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。