轧制和3D打印316L不锈钢与黄豆对磨的干摩擦磨损性能

3D打印不锈钢部件逐渐在食品机械领域得到应用,其与食品对磨的摩擦学性能需要加以关注。在干摩擦条件下,利用滑动摩擦磨损试验机,研究了黄豆试样分别与轧制和3D打印316L不锈钢配副的干摩擦磨损性能。利用光学相机、扫描电子显微镜、显微硬度计和质构仪,对不锈钢试样表面形貌、不锈钢硬度、黄豆硬度和磨损表面形貌进行了分析。结果表明：3D打印316L不锈钢与黄豆对磨时,摩擦因数的变化趋势较为平缓,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.04和0.68;而对于轧制316L不锈钢,其磨合阶段更加剧烈,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.70和0.46;与轧制工艺相比,3D打印316L不锈钢的耐磨性能更好,其在第1 h的磨痕宽度降低幅度达40%左右;黄豆试样的磨斑边缘和不锈钢磨痕表面均有黑色氧化物粉末出现,3D打印不锈钢磨损表面的黏着形貌和犁沟数量均显著减少;干摩擦条件下轧制316L不锈钢和黄豆配副的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而3D打印316L不锈钢和黄豆配副时,其磨损机制主要为磨粒磨损,这与其表面硬度更高有关。     

润滑条件对黄豆/不锈钢摩擦副摩擦学行为的影响

食品机械加工中的摩擦磨损直接影响着食品安全问题。选用黄豆与316L不锈钢进行配副,采用滑动摩擦磨损试验机,研究干摩擦和水润滑条件对其摩擦学性能的影响。利用光学显微镜、光学三维形貌仪和红外光谱仪对试样的表面形貌、粗糙度和磨损表面成分进行了分析。结果表明：干摩擦条件下,黄豆/316L不锈钢摩擦副的平均摩擦因数波动较小,约为0.24,水润滑条件下其平均摩擦因数达到干摩擦条件下的4.4倍左右,且在摩擦过程中存在反复波动;与干摩擦相比,水润滑条件下不锈钢试样表面的磨痕宽度提高约10%,而黄豆试样表面的磨痕宽度的增加幅度约高达160%;水润滑摩擦过程中不锈钢磨痕表面产生更多黄豆分解的有机物,其磨痕表面的犁沟数量和深度均显著减少,黄豆试样磨痕表面基本没有犁沟;干摩擦条件下黄豆/不锈钢的磨损机制以磨粒磨损为主,而水润滑条件下,黏着磨损显著增加。