基于固体颗粒介质的板材软模成形工艺

选用非金属颗粒(NMG)作为研究对象,通过体积压缩试验和NMG在高应力水平下的物理性能试验,得到NMG体积压缩曲线和扩展的Drucker-Prager线性模型参数;通过摩擦强度试验,得到NMG的Mohr-Coulomb模型参数,并与扩展的Drucker-Prager线性模型参数比对基本吻合;测定了NMG与板材在不同正压力下的摩擦因数曲线。以材料性能试验为基础,对基于固体颗粒介质的板材软模成形工艺进行数值分析;设计制造固体颗粒介质板材成形试验模具,成功制出抛物线形零件。结果表明：固体颗粒介质与板材表面作用所表现出的显著摩擦性能,可以极大限度地发挥板料的成形性能;其工艺控制简便,模具结构简单;成形工件具有表面质量好、贴模性好、精度高等优点,为板材的加工和制备提供了新的方法和手段。     

机械密封摩擦副界面温升分析

以接触式机械密封密封环为研究对象,建立摩擦副密封环整体传热模型,通过热-结构耦合模拟与数值计算,得到摩擦副的温度分布以及不同工况条件下摩擦副的变形情况。研究结果表明:密封环最高温度与最大热流密度都集中在密封环靠近摩擦副的内径处;密封介质压力和弹簧比压增大,摩擦副闭合力增大,微凸体接触增加,使得摩擦副变形量增加;随着转速的增加,摩擦副端面逐渐打开,微凸体对开启力的作用减小,使得摩擦副的变形减小。     

正弦微沟槽织构对柱塞密封副摩擦学性能的影响

目的 研究不同工况下正弦沟槽织构对柱塞密封副摩擦性能的影响,以降低压裂泵柱塞密封副的摩擦磨损.方法 基于压裂泵柱塞密封副几何模型和流体润滑理论,建立了正弦微沟槽织构化柱塞-橡胶密封副动压润滑数值理论模型,通过仿真模拟研究了不同柱塞密封压力、运动速度对正弦织构减磨性能的影响.结果 不同密封压力下,从40 MPa增至140...     

铁基含油轴承材料表面硫化改性及摩擦学性能

为改善边界润滑工况下铁基含油轴承材料的摩擦学性能,采用低温液体渗硫技术在材料表面形成一层固体渗硫层,微观检测渗硫层形貌与成分,并在端面摩擦磨损试验机上进行摩擦学实验,分析其摩擦磨损性能与自润滑机理。结果表明:渗硫层中固体润滑剂的主要成分为FeS,硫化物沿着基体孔道由材料表面向内部扩散,渗硫层的厚度约为15μm;与未硫化材料相比,硫化材料的摩擦因数明显降低,且硫化时间越长,轴承表面渗硫层的减摩性能越好;表面硫化改性后,利用轴承基体多孔含油与表面渗硫层的液固协同润滑作用,其综合摩擦磨损性能比单纯固体润滑或单纯油润滑的减摩性能都要好,边界润滑工况下的抗擦伤、抗咬合性能得到改善。     

运用塑性指数进行密封材料的摩擦学设计

目的摩擦副的选配是一个十分复杂的问题,目前还没有一个通用的规范。机械端面密封材料副也是一个典型的摩擦副,其选择与所要密封的介质有关,密封材料副涉及高硬度材料(如硬质合金)及软质材料(如浸渍石墨、浸渍巴氏合金等)。材料选择范围大,材料性能差异也大,其内在本质并不清楚。旨在提出一种方法,为摩擦副材料的选择与表面设计提供依据。方法分析了G-W模型塑性指数的局限性,考虑了摩擦副硬度的匹配性,并以一对摩擦副系统的有效硬度代替G-W模型塑性指数中较软配副材料的硬度。同时采用因存在摩擦力导致真实接触面积增大的修正粘着理论对G-W模型塑性指数进行了修正,以期能够适应摩擦等复杂接触工况,并引入摩擦系数。结果塑性指数的区分度增大,反映了摩擦副的硬度匹配性,同时体现了与磨损率的相关性。结论对非超硬材料配副,系统的塑性指数越大,磨损率也越大。     

“蒸馏水+煤油”混合液作为电火花加工介质的试验研究

鉴于煤油作为电火花加工介质有对人体皮肤有不良影响、加工表面质量不高、有火灾隐患等不足,纯净水作为电火花加工介质难以控制电导率,导致加工精度不高,因此提出了采用"蒸馏水+煤油"混合液作为电火花加工介质。为研究其可行性,采用8mm×40mm电解铜电极加工4Cr5MoSiV1工件,以电压为35V、电流为5A、脉冲宽度和脉间宽度均为50μs为条件进行试验,发现"蒸馏水+煤油"混合液为介质具有可行性,材料去除率高,并具有环保、安全的优势。以煤油、蒸馏水和不同配比的混合液为介质进行对比试验,得出煤油比例为0.5%~2%的"蒸馏水+煤油"混合液为介质时,材料去除率高于纯蒸馏水和煤油为介质加工,且对电极损耗和表面粗糙度基本上没有负面影响。     

钢背UHMWPE纤维织物复合材料的摩擦学性能分析

纤维织物增强钢背复合材料因具备优异的力学与摩擦学性能在航空航海等领域备受关注,在无油或少油工况下具有较好的应用前景。使用改性处理的超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维织物作为增强材料,利用环氧树脂热压在不锈钢环上制备UHMWPE纤维织物增强钢背复合材料,研究其与45钢盘在环-环端面干摩擦状态下的摩擦学特性,考察纤维织物层数与摩擦转速对材料摩擦学性能的影响,对磨损前后复合材料厚度及45钢质量进行测取,利用表面轮廓仪与扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察与分析。结果表明,三种织物结构均能改善不锈钢的摩擦磨损特性,其中一层织物结构所表现的综合摩擦特性最好,在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了77.7%与67.2%,在试验工况下主要发生磨粒磨损;二层与三层织物由于具备下层织物的支撑,故在较高转速下能保持材料自身良好的摩擦学特性,二层织物在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了71.5%与65.7%,三层织物则为73.1%与60.3%,由于摩擦热量的积聚同时伴有树脂碎屑与破碎纤维的加入,其在高速下主要经历黏着磨损与疲劳磨损。试验表明,织物结构于干摩擦工况下表现出较优的摩擦特性与可靠性,能较好地胜任无油或少油作业。     

极端工况下机械密封的磨损性能

针对极端工况下机械密封的磨损性能进,对平衡式机械密封的设计原理和主要参数进行了阐述.同时,研究了动环材料9Cr18的耐高温性能和静环材料石墨随温度变化的磨损性能.研究结果表明:动环9Cr18和试验盘的摩擦系数随荷载的变化幅度较大,温度越大,摩擦系数变化幅度越明显;随着温度的逐渐增加,静环石墨材质的磨损量也逐渐增加.当温...     

超深井钻采工况下钛合金钻杆模拟工况摩擦磨损行为对比研究

钛合金材料由于具有高的比强度,低弹性模量,优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,已经成为深井、超深井及大位移水平井工况环境下钻杆及井下工具的热门候选材料,但超深井钻采工况下钛合金钻杆材料的摩擦磨损性能和磨损机理缺乏研究。本工作在模拟超深井工况通过硬度测试、冲击磨损试验、往复摩擦试验、模拟工况摩擦磨损试验和显微分析手段对3种钛合金钻杆和钢制钻杆的摩擦磨损性能进行对比分析,并对钻采工况下的钛合金钻杆磨损机制进行研究。结果表明,钛合金钻杆耐冲击磨损性能均要低于钢制钻杆材料,特别是在中等频率冲击下钛合金钻杆材料耐冲击磨损的性能最差;在空气中往复磨损试验下,钛合金钻杆的摩擦系数均低于钢钻杆的摩擦系数,当钛合金钻杆与岩石对磨时为典型的磨粒磨损机制、与钢管对磨时为典型的粘着磨损;在模拟工况钻井液条件下,钛合金钻杆的摩擦系数显著低于空气中,而且当钛合金在水基钻井液条件下和岩石摩擦时的摩擦系数最低、耐磨性能最强,这是由于在水基钻井液中更容易形成致密且具有较低摩擦系数的钝化膜所致,建议在使用钛合金钻杆钻井时用水基钻井液,但由于钛合金钻杆在工况下的磨损量仍然大于钢制钻杆,下一步研究应对钛合金钻杆进行表面处理以提高钛...     

润滑介质及基体对不同厚度PTFE/PI-PAI涂层的摩擦性能

船舶发动机轴瓦在受到炮弹攻击后处于极端工况,造成轴瓦失效破坏。传统的电镀镀层和磁控溅射薄膜因存在高污染、高成本等缺点,目前亟须寻求新的解决方案来提高轴瓦在极端工况下的耐磨性能。针对轴瓦因炮击而处于极端工况,设计了ZrO₂ZrO₂填充PTFE/PI-PAI的涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金和Cu Pb22Sn2.5铜合金基体表面制备三种不同厚度涂层,研究涂层在不同润滑介质下的摩擦学性能。结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层硬度、润滑介质及基体支撑作用影响,涂层的硬度及弹性模量随厚度的增加呈现递减的趋势。涂层越厚,基体的支持作用越小。在油润滑工况下,铜合金基体上涂层摩擦因数及磨损率均小于铝合金,润滑油是涂层摩擦性能最主要影响因素。在海水工况下,涂层主要表现为磨粒磨损,并出现明显的犁沟现象。铜合金基体上涂层的摩擦因数高于铝合金,海水腐蚀和高频往复摩擦带来的冲刷作用是摩擦性能主要影响因素。在干摩擦工况下,涂层以黏着磨损为主。涂层的硬度受到基体支撑的影响,高频往复运动中硬质对磨球与硬质基体夹击软质涂层和接触压力是摩擦性能主要影响因素。通过涂层与...     

全程悬浮气动平衡器密封及摩擦特性研究

对于气动设备而言,密封性能好坏直接影响其工作性能,密封圈与气缸之间摩擦特性影响活塞往复运动的平稳性,在ANSYS有限元分析软件中建立O形密封圈与气缸接触的二维轴对称有限元分析模型,分别对O形密封圈静密封和动密封性能进行研究,得出预压缩率、工作介质压力、摩擦因数对密封性能的影响规律。搭建摩擦力特性测试实验平台,分别对最大静摩擦力、空载时动摩擦力、加载时动摩擦力的特性进行了实验测试,得出工作介质压力和运动速度对摩擦特性的影响规律。     

涨圈旋转密封环自由切口间隙的理论计算

为解决传动装置出现的由于涨圈密封失效而造成的故障问题,根据涨圈旋转密封的实际结构和工作形式建立了涨圈运动状态控制模型。对涨圈密封环进行力学分析,同时考虑了涨圈密封环工作状态下工作介质压力对涨圈密封环的作用应力,导出自由切口间隙的计算公式,并分析了相关因素对切口间隙取值范围的影响。研究表明:涨圈密封环的切口间隙主要取决于摩擦幅摩擦因数、涨圈外径、径差、轴向厚度和工作油压。     

机械密封技术在煤油泵方面的应用现状与分析

煤油泵是航天设备中的重要部件,而机械密封技术又是保证煤油泵正常可靠工作的关键技术,综述了机械密封技术在以煤油泵为代表的低粘度介质液压泵领域的发展状况。首先,介绍了机械密封技术的基本原理;随后,分别从国外和国内两个角度论述了煤油泵中采用的机械密封方法和主要产品;然后,针对煤油泵的特殊工况总结了相对应的机械密封的关键技术;最后,对机械密封技术在煤油泵领域的应用进行了分析和总结。     

锻造操作机钳口与热工件间摩擦因数的试验研究

基于锻造操作机夹持热工件的实际工况,将钳口材料ZG310-570和HT350与几种常见的锻件材料组成摩擦副,通过对M-200摩擦磨损试验机进行改造,测试了各摩擦副在常温下的摩擦因数以及高温热试样块温度在降低过程中的各摩擦副间摩擦因数。试验分析表明,试样环ZG310-570与各材料间的摩擦因数小于试样环HT350与各材料间的摩擦因数;随着热试样块温度的降低各摩擦副间的摩擦因数增大。因此,在设计夹持装置时,钳口与热工件间的摩擦因数以热试样块高温下的摩擦因数来选取比较合理。     

基于多重分形的可磨耗涂层相结构表征及高速刮磨行为分析

目的研究不同结构铝硅聚苯酯(AlSi-PHB)低温封严涂层中聚苯酯相的分布在高速刮磨条件下与涂层刮削力的关系。方法利用大气等离子喷涂方法制备三种不同结构的AlSi-PHB封严涂层,采用扫描电镜和激光共聚焦设备获得涂层截面形貌的金相照片,通过Matlab软件得出表征聚苯酯相分布的多重分形谱。采用UMT-2微摩擦磨损实验机得到摩擦系数。通过高速转子试验台测得涂层在给定高速刮磨条件下的刮削力,并分析涂层的摩擦磨损机制。结果多重分形谱可以定量表征聚苯酯相的分布及大小颗粒数目比例。三种摩擦副得到的摩擦系数分别为0.64、0.56、0.55,高速刮磨过程中的刮削力分别为104、154、90 N。三种涂层都发生了微观切削和粘着磨损的摩擦磨损机制。结论在聚苯酯相含量相差不多的情况下,平均摩擦系数与聚苯酯相含量、分布均匀程度及颗粒大小数目比例有关:聚苯酯含量越多,平均摩擦系数越小;在聚苯酯相含量相差不多的情况下,聚苯酯相分布越均匀,颗粒越细小,摩擦系数越小。同时,聚苯酯相的分布均匀程度会影响高速刮磨过程中的刮削力,聚苯酯相分布越均匀,涂层结合强度越高,刮削力越大,涂层越不容易发生脱落。     

不同工作环境下CrN涂层的摩擦磨损性能

为探索研究CrN硬质涂层材料在复杂工况条件下的使用特性,采用多弧离子镀技术在304不锈钢基板表面沉积CrN薄膜,并分析了其在不同工作环境下的摩擦磨损性能。采用X射线衍射仪(XRD)分析了薄膜的相结构,采用冷场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察了薄膜的微观形貌,并用其能谱分析(EDS)功能分析了磨痕磨粒的化学成份,采用纳米压痕仪和纳米划痕仪测试了薄膜的机械性能。摩擦试验研究结果表明,在干摩擦环境中,随氧分压增高,CrN薄膜摩擦因数和钢球磨损率均增大,说明粘着磨损和氧化反应形成第三体磨粒磨损应是CrN薄膜发生破坏的主要原因;在真空环境中,CrN薄膜的摩擦因数维持在0.3左右;增大工作环境湿度,CrN薄膜的摩擦因数降低;在去离子水浸润环境中其摩擦因数可降低至0.1左右,说明CrN薄膜可应用于高湿度环境或真空环境中的减摩抗磨防护。     

多孔端面机械密封三种不同型腔微孔膜压数值模拟

为了对比球缺槽、圆台槽、圆柱槽激光加工多孔端面机械密封结构产生的动压效应强弱,运用UG建模软件分别建立3种不同型腔微孔的流体动力学分析模型,应用流体动力学求解工具Fluent对3种形式型腔微孔进行仿真。结果表明:在相同工况条件下,增大转速、提高介质黏度、在保证密封环非接触前提下减小密封间隙、深径比选择在0.07～0.1之间可以明显提高动压效应;圆柱槽微孔具有更大的动压效应,将圆柱槽作为激光加工多孔端面密封开槽形式是最佳选择。     

高速刮擦条件下封严涂层热物性对叶片损伤行为的影响

利用自制的高速刮擦试验机,对常见的铝、镍基封严涂层与TC4钛合叶片组成的封严摩擦副在高速刮擦条件下的摩擦学行为进行了研究。结果显示,铝基封严涂层对于叶片磨损轻微,甚至出现涂层粘着叶片的现象;镍基封严涂层严重的损伤叶片。通过分析刮擦面温度与力学性能变化间关系,发现封严涂层的热物性能对叶片的损伤具有重要的影响。若封严涂层的金属相熔点较低、热扩散率较大如铝基封严涂层,则配副使用时涂层易先于叶片发生软化,因而叶片磨损轻微,甚至被涂层粘附所代替。若封严涂层的金属相熔点较高、热扩散率较低如镍基封严涂层,则叶片易先于涂层发生软化,因而叶片损伤严重。