石油钻机盘式刹车块材料的磨损机制研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦磨损性能和使用寿命,研制开发了一种性能优良的无石棉盘式刹车块摩擦材料,通过变温摩擦磨损性能实验,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDAX)对刹车块磨损表面的形貌及元素成分进行分析,揭示了刹车块材料的摩擦学行为和磨损机制.结果表明,在磨损初期,刹车盘摩擦表面硬质凸峰对刹车块表面进行犁削;随着摩擦温度的升高,摩擦表面开始软化和膨胀,同时出现了氧化磨损;在高温磨损阶段,刹车块摩擦表面受摩擦热的严重影响,产生明显的软化和塑性流动,抗剪切的能力变弱,粘着磨损增强,同时刹车块中粘结剂的热分解作用增强,使各组分因失去胶粘作用而脱落,有机纤维处于流动状态,并产生明显的拉拔、剪切以及有机物的碳化、氧化现象.此外,在摩擦过程中,有机物的热裂解、热氧化、碳化、环化等作用,使摩擦表面层留下洞穴或裂纹,从而产生疲劳磨损.     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明：其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

对偶材料对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

分别以45#钢、铍青铜、碳化硅颗粒基体改性铍青铜、氧化铝涂层为对偶材料与同一种树脂基摩擦材料在MM1000-II型摩擦磨损试验机上进行干式摩擦磨损试验,研究对偶材料对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响;利用偏光显微镜观察材料磨损后的表面微观形貌。结果表明:氧化铝涂层对偶材料的磨损率最低,摩擦因数适中,但摩擦因数稳定性较差;对偶材料为45#钢时摩擦因数较低,但摩擦因数的稳定系最好;对偶材料为铍青铜时摩擦磨损性能最佳,摩擦因数较高且稳定性较好,铍青铜本身和与之匹配的摩擦材料的磨损率都很低,且摩擦表面均没有形成孔洞和犁沟;改性铍青铜在各方面都表现出较差的性能。     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明:其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

石油钻机盘式刹车副材料及其筛选的试验研究

开发性能优良的盘式刹车副摩擦材料是石油钻机盘式刹车技术中的一项材料分别和2种刹车块材料对偶进行摩擦学特性试验,并对各刹车副的摩擦系数及其稳定系数和波动系数以及磨损率进行了分析.试验表明,B堆焊材料的摩擦磨损性能总体优于A堆焊材料,K2刹车块材料具有较好的摩擦学特性.刹车副P20,B/K2和P35,B/K2的摩擦磨损性能明显优于其它各刹车副材料,可作为初步优选的刹车副材料.     

Al2O3增强粉末冶金铜基摩擦材料摩擦磨损性能研究

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的耐磨性及制动效果,使用粉末冶金法（PM）制备氧化铝增强铜基摩擦材料,采用布氏硬度计、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）等测试手段以及摩擦磨损实验,研究氧化铝的掺杂对摩擦材料微观组织和摩擦行为的影响。结果表明：在制备的铜基摩擦材料中,氧化铝硬质颗粒在铜基体中分布均匀,由于硬质相的存在所形成位错钉扎效应对复合材料的硬度有大幅的提升,而对材料的密度有一定的消极作用。摩擦实验结果显示,氧化铝可以提高材料的摩擦因数并增强其耐磨性;且随着载荷的增大Al2O3-Cu复合材料的摩擦因数较高且稳定性较好,磨损率有明显的降低,表明氧化铝的掺杂对铜基材料有显著的增强效果。通过光学显微镜以及EDS分析得出,Cu基材料的主要磨损机制为氧化磨损和黏着磨损,而Al2O3-Cu材料的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损组成的混合磨损。     

材料干滑动摩擦磨损性能的研究进展

介绍高温、高速、载流、气氛、磁场等苛刻条件下材料的干滑动摩擦磨损特性的研究方法和研究结果。得到以下几点结论:材料的干摩擦磨损特性与速度、载荷之间存在着对应关系,当pv值超过临界值后,材料的摩擦因数和磨损率发生突变;摩擦面温度的升高会降低材料的干摩擦磨损性能;环境气氛的改变不影响金属摩擦副pv特性的基本规律,但显著影响其摩擦因数和磨损率数值的大小;电流的存在恶化材料的干摩擦性能;施加磁场可显著改善材料的摩擦磨损性能,并且磁场强度是影响材料干摩擦特性的主要因素。     

SP型无石棉石油钻机刹车块的正交试验研究

本文概述了国内外无石棉石油钻机刹车块的发展与研究状况，结合作者所研制的ＳＰ型无石棉石油钻机刹车块，并用正交试验方法，就陶土、ＢａＳＯ４、ＣａＣＯ３和漂珠四种摩擦填料对ＳＰ型无石棉杀车块一钢摩擦副摩擦磨损性能的影响，进行了系统地试验研究。通过试验结果分析，得出了上述四种摩擦填料对该摩擦副摩擦磨损性能的影响规律，确定了它们在ＳＰ型无石棉刹车块配方中的最佳配比。     

电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副摩擦磨损性能的影响

根据列车受电弓系统的实际工况条件,在自制的销-盘式载流摩擦磨损试验机上研究了Al2O3弥散强化铜合金销试样和黄铜（H62）盘试样摩擦副在载流条件下的滑动摩擦磨损性能,试验条件为速度20m/s、载荷0.63MPa、电流25-75A。试验结果表明,电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副的滑动干摩擦行为具有显著影响。随电流的增加,销试样的磨损率增加,摩擦因数增大,试样表层发生了磨粒磨损和粘着磨损。     

烧结温度对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响

研究了不同烧结温度(900,930,950,980,1020℃)对飞机铁基粉末冶金刹车材料材料显微组织、致密化和摩擦磨损性能的影响。借助于材料组织结构、摩擦试验后的材料表面观察及理论分析,阐述了材料组织结构及摩擦磨损变化的机制。结果表明:900℃的试样由于烧结不够充分,材料密度较低,珠光体的数量较少,硬度低,耐磨性差,经过摩擦试验后,摩擦材料表面大面积剥落和点蚀比较严重,材料磨损量较大,磨屑以大块状及条状为主;930℃试样的材料密度增加,珠光体数量增加,硬度及耐磨性增加,经摩擦试验后,试样表面比较光滑,但仍有大量的点状剥落,材料磨损量较900℃的试样有所降低;当烧结温度由950℃升高至1020℃时,由于原子扩散的加剧,材料的基体具有足够强度,珠光体的数量显著增加,显著提高了材料的耐磨性,经摩擦试验后,材料表面生成了完整的氧化膜,材料的磨损量变化不大,相对于950℃和980℃的试样而言,1020℃时的材料摩擦表面出现更少的点状脱落并形成了多层叠加的工作层。     

摩擦副结构与制动盘温度关系的试验与模拟研究

摩擦副结构是影响制动盘温度分布的重要因素之一。针对闸片形状为圆形、三角形和六边形三种结构的摩擦副,采用制动试验台进行了速度为50～250 km/h的制动试验,并利用ABAQUS软件数值模拟了三种摩擦副不同工况条件下制动盘温度场的变化过程。结果表明：数值模拟温度场与试验测试结果具有良好的相似性。摩擦副结构对盘面温度分布的影响程度与制动条件密切相关,其结构形式对制动盘面温度的影响程度在制动初期最为明显,且随制动初速度和制动压力的增加而增加。这缘于闸片结构的不同导致了摩擦面摩擦弧长分布的不同,随制动速度升高和压力增加,摩擦弧长的差异起到了放大能量差别的作用,从而表现制动盘温度分布对闸片结构的敏感程度增加。     

铜基复合制动材料摩擦磨损性能研究进展

我国高速列车的不断提速,对制动盘材料的性能提出了更高的要求。铜基复合制动盘材料由于具有高比刚度、高比强度、优良的高温性能,以及良好的摩擦磨损性能等优点,被认为是最有应用前景的制动盘材料。在介绍高速列车制动盘材料发展的基础上,进一步论述了铜基复合制动盘材料的构成组元、制备方法及发展历程;阐述了铜基复合制动盘材料摩擦磨损性能的研究现状;最后展望了铜基复合制动盘材料的发展趋势,为高性能铜基复合制动盘材料的研制提供参考。     

纳米CaCO3半金属摩擦材料摩擦磨损性能的研究

使用定速摩擦试验机研究了纳米CaCO3对半金属摩擦材料性能的影响。结果表明：在半金属材料中，用纳米CaCO3代替普通的CaCO3粉体，在混料过程中，纳米CaCO3粒子粘附在其他颗粒和钢纤维表面上，热压成型过程中，作为粘结剂的树脂材料与这些材料之间的结合强度降低。在摩擦过程中，造成表面颗粒在剪切力的作用下，很容易与基体脱离，从而使得摩擦材料的摩擦因数偏小，而磨损率却大大增加。     

干滑动条件下45CrNi材料摩擦磨损规律研究

以某自行火炮底座传动箱摩擦副所用材料45CrNi为研究对象,考察了该材料在不同热处理状态下（530℃回火、380℃回火、830℃淬火及原始状态）组成摩擦副时的干滑动摩擦磨损特性。试验结果表明：530℃回火盘和摩始销组成摩擦配副时结合最好,具有较好的摩擦磨损性能,销试样磨损率最小;在较低速度下载荷是影响材料摩擦因数的主要因素,而速度对摩擦因数的影响较小;粘着磨损是材料配副磨损的主要形式。     

Wear mechanism of disc-brake block material for new type of drilling rig

To improve friction and wear performance and service life of the disc-brake pair material of a drilling rig, a new type of asbestos-free frictional material with better performance for disc-brake blocks is developed, and its wear mechanism is investigated by friction and wear experiments. Topography and elementary components of the brake block’s wear surface are analyzed by employing SEM and EDAX patterns, revealing its tribological behaviour and wear mechanism. When the frictional temperature is lower, the surface film of the brake block is thinner, dense, smooth with plasticity, and divided into the mixture area, Feabundant area, carbon-abundant area and spalling area. The mixture area consists of various constituents of frictional pairs without ploughing and rolling trace. The Fe-abundant area mainly consists of iron and other constituents. The carbon-abundant area is the zone where graphite and organic fibre are comparatively gathered, while the spalling area is the zone where the surface film is spalled and its surface is rough and uneven, with a loose and denuded state. During the period of high frictional temperature, the frictional surface is also divided into the mixture area, Feabundant area and spalling area. In this case, the mixture area consists of abrasive dust from friction pairs, and the surface film is distributed with crumby hard granules, exiguous oxide, carbide granules and sheared slender fibre. The Fe-abundant area is mostly an oxide layer of iron with a flaky distribution. Fracture and spalling traces as well as an overlapping structure of multilayer surface films can be easily found on the surface film. The components of the spalling area are basically the same as that of the matrix. At the beginning of wear, the hard peaks from the friction surface of the disc-brake plough on the surface of the brake block. With increasing frictional temperature, the friction surface begins to soften and expand, and oxidized wear occurs at the same time. During the high-temperature wear period, severely influenced by friction heat, obvious softening and plastic flow can be found on the friction surface of the brake block, its anti-shearing ability is weakened, and adhesive wear is intensified. Thermal decomposition of cohesive material in the brake block is simultaneously strengthened, so that constituents shed due to loss of adhesion. Organic fibre is in a flowing state and obviously generates drawing, shearing, carbonization and oxidization. In addition, thermal cracking, thermal oxidization, carbonization and cyclization of organic substances on the surface of brake block can make the friction surface produce pores or cracks, thus fatigue wear occurs.     

盘式制动器摩擦材料摩擦性能试验研究

制动器摩擦性能的好坏直接影响到行驶车辆的安全性,其性能的降低会威胁到驾驶人员的人身安全.本文利用惯性台架模拟汽车行驶时具有的动能,在不同的工况下进行制动试验,通过对摩擦副间摩擦力及其表面温度的测量,分析不同工况对摩擦材料性能的影响(摩擦系数),试验结果可为摩擦材料的设计、制造工艺的调整提供可靠的理论依据.     

PCrNiMo材料摩擦磨损特性研究

采用自制的销盘式干滑动摩擦磨损试验机,研究了不同硬度炮钢材料PCrNiMo自配副时的摩擦磨损特性。研究结果表明：材料的磨损率随着速度、载荷的增加而增大,摩擦因数随着速度、载荷的增加而减小;低速低载条件下,接触表面以磨粒磨损为主,而在高速、高载条件下,接触表面以粘着磨损形式为主。     

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。