高水基液压阀陶瓷摩擦副摩擦学性能研究

为选择适合的高水基乳化液液压阀摩擦副材料,探讨ZrO2与不同结构陶瓷组成的摩擦副在高水基乳化液润滑状态下的摩擦磨损特性。采用摩擦磨损试验机,在不同载荷和滑动速度下,研究在高水基乳化液介质中4种不同陶瓷材料（ZrO2、Al2O3、Si3N4和SiC）分别与ZrO2配副的摩擦学性能,并探讨不同组合陶瓷摩擦副的磨损机制。结果表明：在高水基乳化液中,各陶瓷的摩擦因数均随着滑动速度的增大而降低,其中Al2O3陶瓷的摩擦因数最小;ZrO2、Al2O3和Si3N4陶瓷的摩擦因数受载荷的影响较小,SiC陶瓷的摩擦因数则随着载荷的增大而骤增;各陶瓷的磨损体积都随着速度和载荷的增大而增大,其中Al2O3/ZrO2陶瓷摩擦副的磨损体积最小,其磨损机制以磨粒磨损和微疲劳磨损为主。研究表明,在不同工况下,Al2O3与ZrO2陶瓷配副的摩擦因数和磨损体积均为最低值,更适合作为高水基乳化液液压阀的摩擦副材料。     

玻璃陶瓷与高速钢表面摩擦磨损的试验研究

在盘销式摩擦磨损试验机上考察了氟金云母玻璃陶瓷与高速钢的摩擦磨损性能,在不同载荷条件下,测试了摩擦因数和玻璃陶瓷的磨损率,用金相显微镜观察和分析磨损表面形貌,并探讨了玻璃陶瓷材料的磨损机理.结果表明:在低载荷条件下,摩擦因数较低;随着载荷的增加,摩擦因数逐渐增加且趋于稳定,氟金云母玻璃陶瓷与高速钢的平均摩擦因数为0.088;玻璃陶瓷和高速钢的磨损率存在波动;玻璃陶瓷和高速钢的对磨过程以磨料磨损为主.     

玻璃陶瓷材料与轴承钢表面摩擦磨损的试验研究

在盘销式摩擦磨损试验机上考察了氟金云母玻璃陶瓷与轴承钢的摩擦磨损性能,在不同载荷条件下,测试了摩擦因数和玻璃陶瓷的磨损率,用金相显微镜观察和分析磨损表面形貌,并探讨了玻璃陶瓷材料的磨损机制。结果表明：在低载荷条件下,摩擦因数较低;随着载荷的增加,摩擦副的摩擦因数比较稳定,氟金云母玻璃陶瓷与轴承钢的平均摩擦因数为0.095。玻璃陶瓷和轴承钢的磨损率存在波动,其对磨过程以磨料磨损为主。     

氮化硅陶瓷球研磨液的机理研究

氮化硅陶瓷球是混合轴承中的关键元件，对于氮化硅陶瓷球的研磨加工，研磨液的选用是获得高质量加工表面的关键因素之一。文中简述了陶瓷球的特性和成球原理，理论分析了陶瓷球在研磨加工过程中的材料去除理论。对研磨液的成分及作用进行分析，对研磨液的作用机理进行分类，为配制氮化硅陶瓷球专用研磨液提供理论基础。     

气孔对氧化锆基陶瓷材料摩擦磨损性能的影响

用环-块摩擦磨损试验机在室温下研究了不同气孔率的氧化铝增强氧化锆陶瓷(ADZ)与高铬铸铁(HCCI)摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明:在润滑介质为5%NaOH溶液和含质量分数2%SiO2颗粒的5%NaOH溶液条件下,陶瓷的摩擦因数不受气孔率的影响,陶瓷的磨损率随气孔率的增大而增加。小于临界孔径的微孔几乎不影响陶瓷的磨损,开、闭气孔的存在都对陶瓷的耐磨性有负面影响。     

陶瓷球材料去除形式的实验研究

文中探讨了陶瓷球研磨过程中工艺参数对陶瓷球表面材料去除形式的影响,利用球-盘式陶瓷球单球磨损试验装置,对不同研磨液磨料浓度和压力条件下对氮化硅陶瓷球的磨损形式进行了研究,以确定各种加工条件下的材料磨损形式.     

碳化硅陶瓷摩擦磨损性能及摩擦过程中接触应力分析

采用MMW-1A多功能立式摩擦磨损试验机,以全因子设计的方法研究干摩擦条件下,载荷和转速两因素对摩擦因数与磨损量的影响。摩擦因数与磨损量的方差分析结果表明,转速对摩擦因数的影响更为显著,而载荷对Si C磨损量的影响更为显著。结合ABAQUS有限元分析软件对Si C陶瓷与45#钢的摩擦过程进行模拟仿真,得到摩擦过程中接触区域的应力分布,同时还探讨Si C陶瓷的磨损机制。结果表明:Si C陶瓷表面的最大等效应力位于接触区边缘,最大拉应力位于滑动前方,最大压应力位于滑动后方;不同应力下Si C陶瓷表面的磨损机制也不一样,主要表现为黏着磨损、磨粒磨损、犁沟磨损。     

SiC与ZrO_2摩擦副疲劳磨损的有限元分析

对SiC与ZrO2陶瓷组成的销盘式摩擦副摩擦过程中的疲劳磨损现象进行了理论分析,采用ANSYS有限元分析软件对其磨损过程中的应力分布进行了分析.结果表明:应力在盘的摩擦环带宽的中间位置上分布最大;当销连续旋转,且陶瓷材料有微裂纹、气孔、杂质等缺陷时,在盘的摩擦环带宽的中间位置上出现疲劳黏着现象,进而使盘的磨损加剧;分析结果与实验结果吻合较好.     

氧化铝陶瓷在海水润滑下的摩擦学行为研究

采用UMT-3摩擦实验机研究氧化铝陶瓷在海水润滑条件下的摩擦学行为,并与其在干摩擦和纯水润滑条件下的摩擦学行为进行比较。利用扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱观察并分析氧化铝陶瓷磨损表面形貌以及磨损表面主要元素的化学状态,探讨氧化铝陶瓷在海水中的摩擦化学特性。结果表明,氧化铝陶瓷在干摩擦时具有最大的摩擦因数和最小的磨损率,在海水润滑条件下具有最小的摩擦因数和最大的磨损率,这是氧化铝在海水中发生了摩擦化学反应的结果。氧化铝陶瓷在干摩擦时的磨损主要表现为轻微的脆性剥落,在纯水润滑条件下表现为严重的脆性剥落,而在海水润滑条件下表现为摩擦化学磨损以及极轻微的脆性剥落。     

不同环境介质下氧化铝陶瓷与耐蚀金属摩擦磨损行为

为优选海水淡化高压泵关键零部件耐磨性能材料,以Al_2O_3陶瓷与TC4钛合金、316不锈钢、2205双相不锈钢组成的配对摩擦副作为研究对象,利用立式万能摩擦磨损试验机开展干摩擦、纯水及海水3种环境介质下配对材料的摩擦磨损试验,定量得到各摩擦副摩擦因数、磨损量,并对摩擦试样的表面形貌进行分析;采用正交试验法分析载荷、转速、环境介质对摩擦因数和磨损量的影响规律。结果表明:在相同的条件下,TC4钛合金与陶瓷配副摩擦因数较小,2205双相不锈钢与陶瓷配副磨损量较小;环境介质对摩擦因数影响较大,载荷对磨损量的影响较大;海水环境下2205双相不锈钢和316不锈钢磨痕较浅,磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的交互作用。     

陶瓷球毛坯摇摆式精整技术的研究

为了提高陶瓷球的加工效率,提出了一种陶瓷球预烧结毛坯的摇摆式精整加工技术,该技术通过下盘旋转运动及上盘左右摆动来主动驱动陶瓷球毛坯,使之获得均匀研磨,旨在快速消除预烧结毛坯球圆度误差,提高烧结后毛坯球的精度,从而减小烧结后毛坯球的加工余量。运动分析和仿真结果表明,预烧结毛坯球表面上每一点都能被均匀研磨,具有较好的研磨等概率性。对氮化硅预烧结毛坯球进行了加工实验,结果表明该方式下预烧结毛坯球材料去除率达到0.69mm/h,可在1h内将毛坯球圆度误差从196μm迅速修正到6μm以下,并且具有良好的直径和圆度一致性,偏差分别不超过19μm和4μm。     

陶瓷球材料性能和显微结构对其磨削加工的影响

通过试验探索了氧化锆、氧化铝、氮化硅和碳化硅四种陶瓷球材料的性能和显微结构对加工效果的影响;采用扫描电镜观察了研磨后球的表面特征.结果表明:在相同的研磨条件下,具有长柱状晶粒的氮化硅陶瓷球加工速率最低,但圆度和表面粗糙度最容易控制;氧化锆和氧化铝陶瓷球表面质量次之,碳化硅陶瓷球加工速率最高,圆度和表面粗糙度最难控制.     

Development of magnetically assisted lapping process for nano-finishing of alumina balls

The advanced ceramics have emerged as a successful alternative to the conventional materials used in ball bearing industry. However, extreme hardness and lower toughness of the ceramic balls make their finishing a challenging task. To address this problem, a novel process is developed and results are presented in this article. The process is termed as magnetically assisted lapping (MAL) wherein the lapping and the polishing action are supported by magnetic levitation. The process parameters are identified. The capability of the process in terms of surface finish, roundness and material removal rate of alumina balls is assessed. The process is carried out in two stages. In the first stage, the main focus is on material removal and sphericity while the second stage focuses on achieving nano level surface finish. A very high material removal rate of 2.5 µm/min is achieved in the first stage. In the second stage, diamond abrasive powder (0.25–1 µm) mixed with silicone oil is used as a polishing medium for fine finishing of balls. The final surface finish of 20?nm and roundness of 0.23 µm is achieved which meets the requirement of G10 grade bearings (as per ISO3290). Atomic force microscope images show remarkable improvement of the surface up to 8?nm. The developed process is capable of producing nanometric finish in quite lesser time as compared to conventional and eccentric lapping processes. The underlying mechanism of material removal is proposed with the help of scanning electron microscope and atomic force microscope images.     

陶瓷球研磨装置设计和试验

为提高陶瓷球研磨加工效率，本文对陶瓷球三磨过程及研磨装置进行了理论分析。据此确定了研磨的设计指标，提出了新的陶瓷球研磨方法锥形研磨法。     

氮化硅陶瓷球精加工表面缺陷的研究

将3种不同直径的氮化硅球坯采用循环加工方法研磨成G5级轴承用陶瓷球。研究了研磨过程中陶瓷球的磨损行为并将磨损缺陷按光学显微镜下的形貌分成5类。采用扫描电子显微镜观察分析各种缺陷并用陶瓷材料断裂力学解释凹坑与裂纹缺陷的形成。研究结果表明，异常的磨粒作为尖锐压头产生凹坑。各种裂纹主要是由起钝压头作用的上研磨盘产生的。材料的晶体结构变化产生雪花缺陷，雪花缺陷抵抗磨粒磨损的能力较差。精研过程中不正确的加工压力和没有破碎的硬磨粒产生擦伤和划痕缺陷。提高球坯圆度，降低粗研加工的载荷和速度可以减少裂纹缺陷。提高磨粒质量可以减少精研中各种机械加工缺陷。     

氮化硅陶瓷球研磨去除机制试验与仿真研究

为研究研磨过程中氮化硅陶瓷球的材料去除形式及磨损行为,结合陶瓷材料动态压痕断裂力学理论,进行陶瓷球研磨加工试验,采用超景深三维显微镜和扫描电镜对研磨后陶瓷球表面进行观察,同时建立单颗金刚石磨粒冲击作用有限元模型并进行仿真研究。试验结果表明:氮化硅陶瓷球表面材料去除以脆性断裂去除和粉末化去除为主,陶瓷球表面残留有大量贝壳状缺陷和呈簇状随机分布的粉末化材料区域;研磨过程中,陶瓷球表面存在擦伤、划伤和凹坑等缺陷;磨粒冲击作用时,表面材料会受微切削作用产生破碎去除,同时也会受挤压作用产生脆性断裂去除,当磨粒以滚动方式作用在陶瓷球表面时,陶瓷球表面更容易形成粉末化去除,且材料去除率更高。仿真结果表明:各磨粒冲击作用方式产生的最大等效应力由大到小的顺序为滚动磨粒变切深、滚动磨粒定切深、磨粒挤压、滑动磨粒定切深,其中,滚动磨粒变切深产生的亚表面裂纹最深。     

外圆超声振动研磨Al2O3陶瓷的去除率研究

研究了Al2 O3 陶瓷试件的超声振动研磨特征 ,分析超声研磨中加工参数与试件材料去除率的关系。经研究得出 :在相同的加工条件下 ,超声振动研磨加工比普通研磨加工 ,材料去除效率高 ,去除率随工件转速的增加而增加 ,随着转速的增加 ,去除率的斜率有所下降 ;保证材料去除率达到最大的研磨压力存在一个最佳值 ;粗粒度油石研磨加工去除效率较细粒度的高 ;细磨粒油石超声研磨工件表面粗糙度值小于粗磨粒研磨工件。同时与普通研磨相比较 ,超声研磨加工不仅效率高、且加工工件表面粗糙度值较小。     

高精度陶瓷球的研磨加工技术研究

在精密球体的制造工艺中,关键技术是最后的精密研磨。本文探讨了球体研磨的成球机理,介绍了国内外精密球体研磨技术的现状,分析了影响陶瓷球研磨质量和效率的工艺因素。     

陶瓷球和钢球接触疲劳寿命对比试验

陶瓷球的滚动接触疲劳寿命是评价陶瓷球能否用于滚动轴承的重要依据，为了确保陶瓷球的可靠性，最大限度地延长其使用寿命，利用新研制的三点接触纯滚动加速疲劳试验机对陶瓷球和钢球进行了对比试验。结果表明，与GCr15钢球相比，氮化硅陶瓷球的温升明显低于钢球；额定寿命低于钢球，中值寿命与特征寿命优于钢球。