不同转速下纯铜滚动载流摩擦副的电弧行为及电损伤

采用FTM-CF100型滚动摩擦磨损试验机,以铜盘对滚摩擦副为例研究了转速对滚动载流摩擦性能规律和损伤机制的影响,重点关注了滚动摩擦电弧行为和摩擦副表面电损伤.随着转速的增加,平均滚动载流摩擦因数逐渐减小且总是高于机械摩擦因数,实时电流更容易出现剧烈波动.同时,高转速下电弧出现的初始时间更早,燃弧率和电弧能更高.高转速...     

纯铜滚动载流摩擦副在不同载荷和电压作用下的失效研究

采用FTM-CF100载流摩擦试验机,以纯铜对滚配副为例研究了滚动载流摩擦副的失效行为和失效机制。随着测试时间的增加,摩擦因数首先保持平稳然后逐步上升,传导的电流在初期较快增加后保持稳定,在此过程中摩擦因数和电流的波动性增加。经过至少180 min运行后,保持电压不变时最终得到的摩擦因数和电流随载荷的增加而增加,且高载荷有利于获取较低的载流/摩擦波动性;保持载荷不变时高电压下摩擦因数更高而且波动性更大,均高于无电流情形。滚动载流摩擦副性能失效表现为摩擦因数的大幅上升以及电流波动性恶化,增加载荷和电压均加速失效过程。结合微观表征,推测在高压力和电阻热的作用下表面微凸峰易发生形变,造成载流摩擦表面粗糙度下降,因而真实接触面积增加从而电流上升;但此时铜材料易产生黏着,引起摩擦因数的升高;载流摩擦表面的局部氧化和氧化磨粒导致了载流/摩擦的波动性加剧。     

电流对载流摩擦副材料损伤行为的影响

载流摩擦过程中材料的损伤行为是影响载流摩擦副寿命的关键。采用纯铜与QCr05配副,研究纯铜材料的载流磨损行为。结果表明,载流条件下磨损行为仍然包括无电条件下的主要磨损行为;电流的介入导致磨损行为发生变化,在载荷50 N、滑动速度10 m/s条件下,电流从0增加到50 A时表面温度增加5.6~7.2倍;且摩擦表面严重粗糙化,发生剧烈不均匀塑性变形,在载荷70 N、滑动速度20 m/s、电流60 A条件下,其变形层厚度约180 μm;电流还直接导致材料的损伤,主要包括熔融和喷溅。     

弹性接触摩擦副的载流摩擦行为*

为了获得弹性接触摩擦副的载流摩擦行为规律,在自制试验机上以丝板副为对象,进行不同丝径下的往复滑动载流摩擦实验,用三维形貌仪和SEM对磨痕形貌进行分析。结果表明:随着丝径的增加,载荷保持率与接触电阻呈现下降趋势,磨损体积呈现上升趋势,磨损高度呈增加趋势,磨损形式为黏着磨损、磨粒磨损和电弧烧蚀;弹性接触载流摩擦副早期失效的主要形式是瞬断,其原因是运行中非均匀磨损、磨屑堆积、弹性器件变形等因素导致弹性器件弹跳和扭转,进而使摩擦副短暂分离;为提高摩擦副寿命,保证合理的实际接触载荷,应减小试样高度方向磨损量,控制载荷保持率,同时提高摩擦副运行的平顺性,减少弹性器件弹跳。     

载流摩擦磨损系统研究

基于摩擦学的三公理,对载流摩擦磨损的机制进行研究,建立了载流摩擦磨损的系统构成图、功能平面图、微观接触的电接触状态图和载流摩擦磨损电传导电路模型,分析了火花和电弧产生的原因,得到了载流磨损量与法向载荷之间的关系模型,较好地解释了电因素对摩擦磨损的作用,为载流摩擦磨损的研究建立了理论分析基础.     

载流摩擦磨损研究进展

载流摩擦磨损是摩擦副在有电流通过时的接触行为。载流摩擦副在工作过程中受力、电、热等多种因素耦合作用,损伤机制复杂多变。综述载流摩擦中的摩擦磨损机制,重点分析服役工况对载流摩擦磨损性能和导电性能的影响,阐述电弧产生的原因及影响因素,并对载流摩擦中的温度场及其仿真模拟研究成果进行归纳,总结载流摩擦材料的应用现状。概括载流摩擦的研究现状及其存在的问题,并指出未来应加强接触副材料在多环境下、多因素耦合作用下的摩擦磨损行为和失效机制研究,并有针对性地研发新型复合材料,以满足具体的工作条件和特殊的性能要求。     

载流条件下铬青铜/纯铜摩擦副摩擦磨损性能研究

在自制的销盘摩擦磨损试验机上,对铬青铜/纯铜摩擦副进行载流条件下的干滑动模拟试验,研究了电流、速度、载荷对铬青铜/纯铜摩擦磨损性能的影响规律。试验结果表明:电流是影响摩擦副摩擦磨损性能最显著的因素,摩擦因数和磨损率都随着电流的增大而增大;速度和载荷对摩擦因数和磨损率也有显著影响;电流的存在,摩擦副间产生了比无电流时更严重的粘着磨损和塑性变形,同时增加了电化学腐蚀,使磨损更加严重。     

不同铜含量浸金属碳滑板的载流摩擦磨损性能

为研究不同铜含量的浸金属碳滑块的载流摩擦磨损性能,在环-块试验机上研究3种不同铜含量(铜质量分数分别为1.17%、27.8%、50.45%)浸金属碳滑板与铜银合金接触线在载流条件下的摩擦磨损性能,并比较不同电流情况下的材料磨损表面形貌的变化。结果表明:铜含量对浸金属碳碳滑板的摩擦磨损性能有不同的影响。其中铜质量分数为1.17%的材料在200 A小电流情况下整体磨耗量较小,但是在400 A大电流情况下,电弧热、焦耳热产生的500℃左右高温会导致材料气化、掉块,严重加剧材料的损耗;铜质量分数为50.45%的材料在小电流情况下磨耗最大,但材料的运行温度整体较低,即材料的散热性能较好;铜质量分数为27.8%的材料在小电流与大电流情况下综合磨损性能最好。与铜银合金线对磨时,铜含量较高的材料出现了较为明显的黏着磨损,铜含量越高的材料其黏着磨损现象越明显。     

摩擦速度和电流密度对铜基复合材料载流摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了3%SiC-10%C-87%Cu和10%C-90%Cu两种铜基复合材料,并在销盘式载流摩擦磨损试验机上进行试验,研究了摩擦速度和电流密度对这两种复合材料燃弧率、载流效率以及摩擦因数和磨损率的影响。结果表明:在相同的试验条件下,与C/Cu复合材料相比,SiC/C/Cu复合材料的摩擦因数较大,磨损率较小;燃弧率主要由摩擦材料表面的接触状态及电流密度决定,载流效率受燃弧率的影响较大;当摩擦速度为10~25m·s-1时,两种复合材料的燃弧率均低于10%,载流效率均维持在85%以上,随着摩擦速度增大至30m·s-1,它们的燃弧率均急剧增大,载流效率均急剧降低;随着电流密度增大,两种复合材料的燃弧率均逐渐增大,载流效率均逐渐减小。     

物质介入条件下摩擦学行为的工业试验

介绍我国铁路在运行中内燃机车柴油机上添加减摩修复物质的工业试验;历时5年、累计行程为115.2万公里所取得数据以及随机抽样统计分析结果证明了添加物的介入可以明显地改进气缸套-活塞摩擦副的表面特性;新的工程现象提出了研究"物质介入条件下的摩擦学行为"这一新命题的学术意义.     

轴承套圈冷辗扩加工技术

冷辗扩是一种适用于旋转体的先进加工工艺,详细地探讨了冷辗扩加工的关键问题及发展方向。     

弹力环对活塞环密封及寿命影响的研究

对全无油压缩机中弹力环对活塞环的密封及寿命的影响进行了研究。在非金属活塞环内侧设置弹力环以增加预弹力,达到预期密封效果。按照给定的设计公式,针对SW-2．5／7型全无油压缩机设计出了由厚度为0．5mm和0．35mm的瑞典钢带片制成的搭接口形式的弹力环。通过对比试验说明全无油压缩机中设置弹力环可减少泄漏量10％以上,在保证密封效果的前提下,选用较薄的弹力片作为弹力环可提高活塞环的使用寿命。据此设计出的弹力环应用在SW-2．5／7型全无油压缩机上已安全运行8000h以上。     

环件辗扩成形过程微观组织及性能控制研究进展

高性能大型环件精确辗扩控形控性一体化制造是大型运载火箭仓体、风电法兰、核电反应堆及石油化工容器等高端装备向着安全、轻量、高效和长寿命方面发展的迫切需求。综述环件辗扩成形过程微观组织及性能研究现状,分析单、双道次简单热模拟压缩试验和显微组织演变数值模拟技术在环件辗扩过程组织演变研究中的应用,探讨环件组织与性能控制中存在的问题,并指出目前的研究已无法满足上述高性能环件制造要求。提出复杂多道次物理模拟及内变量组织建模用于环件辗扩组织演化分析的必要性,探明环件宏观/微观织构定量表征和晶体塑性有限元法(Crystal plasticity finite element method,CPFEM)揭示组织演变机理的可行性。阐述今后高性能环件辗扩成形组织演变及性能控制的研究方向与重点,未来必须构建辗扩过程环件组织、织构和力学性能之间及其与工艺参数的定量关系。     

组合式弹性片金属密封环密封特性有限元分析

利用ANSYS Workbench软件建立组合式弹性片金属密封环有限元模型,分析密封环初始压缩量、工作压力等对密封环最大Von Mises应力、接触应力大小及接触部位压力分布的影响。研究表明:组合式弹性片金属密封在不受工作压力情况下,顶块与封严片之间并不是完全接触的,不能起到密封效果,但在工作条件下,在一定的预压缩量下其顶块与封严片之间完全接触,满足密封要求;适当增加预压缩量可以提高密封环密封性能,但同时其所受的最大Von Mises应力也增大,当最大Von Mises应力大于材料的屈服极限时密封环会失效。通过计算得到弹性片的安全工作夹角范围,为组合式弹性片金属密封环的设计、安装及使用提供依据。     

高性能环类零件绿色智能轧制的研究进展

高性能环类零件广泛应用于众多重要工业领域,其制造技术体现了国家机械制造能力和水平。环件轧制是一种连续局部塑性成形技术,也是高性能环类零件先进成形制造技术。基于作者在高性能环类件轧制成形领域的研究基础,对我国高性能环件轧制成形理论和应用现状和工艺发展进行系统介绍：分析高性能环件轧制成形特点;阐述环件轧制成形理论,包括轧环条件、力能计算方法和轧制过程模拟进展;介绍我国高性能环件轧制成形技术在机械、航空、航天等工业领域的应用成果;例举当前我国环轧制成形工艺装备的最新进展;结合国家重点研发计划的研发情况,介绍高性能环类零件智能轧制和绿色轧制的建设现状。我国已经成为世界高性能环类零件重要制造基地,作为基础和关键重要部件的高效制造方法,高性能环类零件绿色智能轧制将为我国制造业双碳目标提供有效的解决方案。     

活塞环耐磨涂层及其摩擦磨损机理研究进展

活塞环面临着极为严重的磨损问题,目前工业界广泛采用涂层技术来提高其耐磨性。对近年来活塞环表面耐磨涂层制备技术及相关材料进行了综述,分析了活塞环表面摩擦磨损机理的研究成果及存在的问题,总结了相关磨损实验装置的研究进展。     

内台阶锥形环件轧制三维有限元模拟和工艺优化设计

以Abaqus三维有限元模拟软件为平台，对内台阶锥形环件的轧制过程进行了数值模拟，通过模拟计算揭示了内台阶锥形环件轧制缺陷的形成机理。根据轧制难度分析和有限元模拟结果，对轧制毛坯尺寸和轧制孔型进行了优化。采用铅环件试样在D51—160轧环机上进行了内台阶锥形环件的轧制试验，轧制了合格的内台阶锥形环件。模拟和试验结果表明，轧制毛坯尺寸和轧制孔型优化方案是合理的，基于变形模拟的轧环工艺优化方法是有效的。