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...     

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。     

不同转速下弹性环滚动载流摩擦性能和损伤分析

采用内滚道、外滚道和弹性环组成滚动载流摩擦副,通过载流摩擦试验研究了其在不同转速下的载流摩擦学性能和材料损伤。结果表明：随着转速从240 r/min增加到600 r/min,摩擦副稳态运行期间的摩擦力升高,接触电阻下降;摩擦前期材料损伤形式主要以接触表面金属塑性变形为主,摩擦平稳期以材料剥落为主;在相同的初始接触条件下,高转速促进表面疲劳和材料磨损,试验后弹性环磨痕宽度明显变宽,磨损量逐渐增大,表面氧化程度下降,O和Cu原子个数比降低;磨痕宽度增幅相近的条件下,同等转速下的摩擦力增幅小于变速条件下的摩擦力增幅;转速增加引起的摩擦力增大与高转速下弹性环滑滚增加也有关系。     

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.     

紫铜/铬青铜摩擦副在干摩擦和水雾条件下的载流摩擦磨损性能研究

在HST-100载流高速摩擦磨损试验机上,对比考察了紫铜/铬青铜摩擦副在干摩擦和水雾2种状态下的载流摩擦磨损性能,采用扫描电镜(SEM)对磨损表面形貌进行了观测。结果表明:水雾条件下销试样载流摩擦磨损时,其摩擦因数及磨损率均低于纯载流状态下;该试样在纯载流条件下的磨损机制主要为粘着磨损和电气磨损,在水雾条件下主要为电弧侵蚀、塑性变形和轻微的粘着磨损。这是因为水有利于降低摩擦副接触表面的温度,有效地抑制了铜的转移,阻止了粘着磨损的发生。水因素的介入也导致了电弧发生频率的增多,但在综合影响下,水可以有效地改善该试样的磨损性能。     

波动载荷对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能的影响

借助于HST-100高速载流摩擦磨损试验机,研究载荷的波动大小对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能的影响,利用扫描电镜对磨损表面进行观察分析。结果表明:随着载荷波动的加剧,平均电流逐渐减小,载流效率降低,离线率和电弧能量逐渐增大;C/C复合材料的摩擦因数和磨损率均呈现先减小然后增大的趋势;摩擦过程中的磨损机制逐渐由磨粒磨损转变为磨粒磨损、电气磨损共同作用。     

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。     

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。     

铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性研究

在销/盘式载流摩擦磨损试验机上,对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性进行了研究,探讨了电弧对铜基粉末冶金材料的载流摩擦学特性的影响.利用方差分析表,采用F检验法对电流、载荷、速度3种因素进行了显著性检验.结果显示电流对电弧能量的大小有影响,载荷、速度对电弧能量有显著影响;随着速度的增加,电弧的强度和发生频率均增大;低速下,主要是磨粒磨损和粘着磨损,高速下,主要是电弧侵蚀和粘着磨损.     

有无电流条件下铬青铜/纯铜摩擦副摩擦磨损性能

本文以纯铜为销试样，铬青铜QCr0.5O为盘试样进行载电流条件下的干滑动摩擦磨损试验，通过对有无电流条件下对销试样磨损量大小和摩擦系数影响程度的比较，以及对销试样摩擦表面进行的微观形貌分析，结果表明，电流对铬青铜／纯铜摩擦副的干摩擦行为具有显著的影响，并且由于电场，摩擦热，摩擦切应力的共同作用，在销试样表层发生了一定程度的塑性变形，塑性变形的程度也与电流及接触压力密切相关。     

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。     

载流摩擦过程中摩擦因数影响因素试验研究

以碳/铜载流摩擦副为研究对象,在CETR UMT-2多功能摩擦磨损试验机上,采用环/块接触方式,对载流摩擦过程中摩擦因数的影响因素进行了试验研究。结果表明:在低速条件下,载流稳态摩擦因数随法向载荷和电流的增大而增大,高速时结果相反;无电流时稳态摩擦因数随转速升高而增大,载流时则随转速升高呈先增大后减小的趋势;载流时摩擦因数开始一般都比无电流时摩擦因数小,随后逐渐增大,并超过无电流时的摩擦因数,所需时间随转速和法向载荷的增大而缩短;低速载流摩擦因数变化的关键因素可能是摩擦过程中产生的摩擦热,高速载流摩擦因素的变化则可能与微电弧对材料的烧蚀机制密切相关。     

表面粗糙度对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能影响的研究

以铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副为对象,应用销盘式摩擦磨损模拟试验,研究载流条件下摩擦副的表面粗糙度对摩擦学特性的影响规律.结果表明:表面越粗糙,越易起弧,形成更高的电弧能量,磨损形式主要是磨粒磨损、电弧侵蚀;表面越光滑,燃弧时间越长,电弧能量越高,摩擦因数越低,磨损形式主要是黏着磨损、电弧侵蚀;表面粗糙度有一个最佳值,在这个表面粗糙度下电弧能量最小、质量磨损率也最小.     

受制滚动钢摩擦副的摩擦特性研究

利用往返滚动运动的试验装置,试验研究了滚动摩擦特性。研究表明:受制滚动中,随着滚动阻力增加,物体发生滚动时的预位移量也在增大;滚动物体从静止到运动的过程中,摩擦因数是变化的。摩擦因数的变化与接触表面的磨损过程是相关的;表面磨损类型的不同对表面摩擦因数有较大的影响。     

铜基粉末冶金/Q235B摩擦副载流摩擦磨损性能

磁浮列车中部分制动闸片在服役时一直处于受流状态,导致材料磨损加剧,影响闸片的服役寿命。为研究中低速磁悬浮列车制动闸片在受流工况下的摩擦磨损性能,以制动闸片使用的铜基粉末冶金材料和刹车盘使用的Q235B材料为摩擦副,研究不同制动速度下铜基粉末冶金/Q235B摩擦副的载流摩擦磨损行为。结果表明：无电流时随着滑动速度的增大,摩擦因数及磨损率整体呈现下降的趋势,载流时随着滑动速度的增大,摩擦因数整体呈现下降的趋势,而磨损率则整体呈现上升的趋势;无电流时磨损后的铜基粉末冶金材料表面覆盖着一层靛色的第三体层,该第三体层低速时主要以颗粒状为主,随着速度的增加逐渐被压实成连续致密状,高速时因黏着磨损加剧使得连续致密状第三体被破环,导致材料的摩擦因数和磨损率呈现反向增长的趋势;载流下磨损后的铜基粉末冶金材料表面出现了以机械磨损为主和以电弧烧蚀为主的2个区域,其中以机械磨损为主的区域依然是由靛色的第三体层组成,而以电弧烧蚀为主的区域表面则覆盖了一层金色熔融状物质,并且随着速度的增大,烧蚀区面积也逐渐增大。     

载流条件下银基复合材料-黄铜滑环摩擦副的摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备一种银-铜-石墨-碳纤维复合材料,利用环块式摩擦磨损试验机对该复合材料和黄铜滑环组成的摩擦副在大气条件下进行载流摩擦磨损试验,分析不同速度下载流大小对摩擦因数、接触表面电阻、接触表面电噪声、磨损量的影响。研究结果表明,摩擦因数、接触电阻、磨损量随载流的增大而增大,接触表面电噪声与电流呈非线性关系;该银基复合材料与黄铜滑环摩擦副的磨损机制在纯机械摩擦磨损条件下主要为黏着磨损,在载流条件下为磨粒磨损,电弧产生的电蚀促进了磨粒磨损的发生。该银基复合材料与黄铜滑环摩擦副的电噪声符合相关标准,具有较高的可靠性。     

载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状及趋势

综述载流摩擦磨损中电弧侵蚀的研究现状,分析电弧的产生及电弧侵蚀的表面特征和形成依据,并提出今后研究的方向。目前关于电弧侵蚀的定量研究不多,没有一个完善的电弧侵蚀物理模型用于计算材料的被侵蚀程度,有必要先对电弧的起弧速度、电流、载荷及燃弧时间进行定量研究,结合表面磨损机制,分析材料的摩擦磨损性能。     

表面粗糙度对黄铜/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能影响的研究

以黄铜/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦学特性研究,探讨了载流条件下摩擦副的表面粗糙度对摩擦学特性的影响.结果表明:摩擦副表面粗糙度存在一个最佳值,使质量磨损率最小,载流效率、载流稳定性也较好;摩擦因数先随表面粗糙度的降低而升高,当表面粗糙度降低到一定程度以后摩擦因数的变化趋于平稳.质量磨损率随着表面粗糙度的降低先减小后增大;载流导致质量磨损率增大,且随着电流密度的增大,这种影响更加显著.     

表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过环-块式摩擦磨损试验研究了表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损形貌及机制。结果表明:其摩擦因数与电弧行为密切相关,无电弧时摩擦因数曲线平滑;对磨环的表面粗糙度越大越容易产生电弧,电弧的烧蚀导致块试样的磨损加剧;不同表面粗糙度下均存在临界起弧法向压力,且随着表面粗糙度的增大而增大;载流摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损、电弧烧蚀及材料转移。