含沙水流下水翼磨损形貌试验研究

泥沙磨损是含沙河流上运行的水力机械面临的关键难题.文中以水翼为研究对象,在0°攻角和5种不同流量工况(143,153,163,173,183 m^(3)/h)下开展泥沙磨损试验研究.采用光学显微镜和三维白光干涉轮廓仪对水翼表面的磨损形貌进行观测与分类,并分析泥沙磨损的机制.结果表明,水翼表面有4种主要磨损形貌,包括冲击坑、微犁削引起的光滑沟槽、微切削引起的尖锐沟槽和划痕.此外,还观察到空化引起的彩虹环和边界层转捩引起的条纹状形貌.其中,水翼前缘主要分布冲击坑和光滑沟槽,水翼中部观察到4种主要磨损形貌和彩虹环,水翼尾缘主要分布冲击坑、尖锐沟槽和条纹状形貌.水翼的泥沙磨损的机制包括挤压、微犁削、微切削、滑擦和热效应等.

GH4169插铣参数对刀具寿命影响规律及磨损形貌研究

为了研究GH4169插铣加工中切削参数对刀具寿命的影响规律,采用正交试验法,使用整体硬质合金刀具进行GH4169的插铣试验。运用多元线性回归分析的方法建立刀具寿命的经验公式,分析了切削参数对刀具寿命的影响规律;并采用电子扫描显微镜(SEM)对刀具在不同阶段的磨损形貌进行观测。结果表明:在插铣加工高温合金GH4169过程中,铣削速度对刀具寿命的影响最大,其次是每齿进给量和径向切深。

弹头表面磨损形貌的分形研究

应用分形理论对弹头磨损表面形貌进行了研究,研究表明,其表面磨损形貌的不规则和随机分布性具有分形特征。应用轮廓仪对不同枪支发射子弹的弹头磨损表面进行数据采集并计算出其分形维数,其研究结果表明:不同枪支发射子弹时,造成弹头表面磨损程度不同,其分形维数也不同。因此可将其分形维数作为描述弹头表面磨损程度特征量,会比较有效、方便地分析弹头表面形貌变化的特点,为推断发射子弹枪支提供了依据,也为弹头痕迹的量化检验进行了一种新的探索。

微动磨损工况下二维柱面对平面磨损形貌的数值计算与分析

基于改进的Archard磨损方程,推导了适应于不同微动振幅下的局部磨损方程,建立了二维刚性柱面-平面的微动磨损数值模型,研究了微动工况、材料参数对平面磨损形貌的影响规律。结果表明,在柱面载荷为20MPa,微动振幅为4μm的工况下,随着柱面半径的增大,平面的磨损宽度逐渐增大,磨损深度逐渐减小;在微动振幅为4μm的工况下,随着施加在柱面上载荷的增大,平面的磨损形貌呈现出变宽变深的趋势;在柱面载荷为20MPa,微动振幅为4μm的工况下,随平面弹性模量的增大,平面的磨损轮廓从宽而浅变化到窄而深。其次,根据Hertz接触理论和Archard磨损方程预测的平面磨损面积与本论文中模型计算的结果进行了对比,结果发现在磨损初期,两者间差别不大,随着微动循环次数的增加,Hertz理论预测结果小于这里模型计算的结果。

硬质合金拉丝模磨损形貌及机理研究

应用扫描电镜和X射线能谱仪分析仪,分析拉拔65#钢丝磨损失效后的硬质合金模具的磨损形貌,并对其磨损机理进行了分析。结果表明,现场生产中拉丝模磨损的主要机理为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损,同时由于钢丝在模孔入口、出口处与模孔轴线不重合,导致模孔沿径向磨损不均并加速模具磨损。为拉丝生产中减少磨损、延长拉拔模使用寿命提供参考。

湿式磨机中低铬铸铁磨球的磨损形貌分析

低铬铸铁磨球存在切削、凿削、冲击坑及腐蚀坑等多种磨损形貌 ,观察分析后可知 ,欲进一步降低耗球量 ,不仅要提高磨球的硬度 。

立井防过放缓冲器摩擦材料磨损形貌分析

用CETR多功能摩擦试验机模拟立井防过放缓冲器实际工况,对依据缓冲器摩擦片和摩擦盘材料制成的试样开展不同压力和滑动速度下的销盘磨损试验,并考察比较压力和速度对磨损的影响大小,对扫描电子显微镜(SEM)观测到的石棉摩擦片材料与45号钢摩擦盘对磨后的磨损形貌进行了分析。分析结果表明:无论是正压力还是速度的增大,都使得摩擦片磨损越来越严重,形貌越来越复杂,且压力比速度对摩擦片磨损的影响更大。

摩托车盘形制动器摩擦片材料磨损形貌分析

采用XDZ-A型摩擦材料制样机将有机石棉摩擦片材料制备成试验所需的标准试样,用X-DM型调压变速摩擦试验机模拟摩托车制动实际工况,对标准试样开展不同压力、滑动速度和温度下的组合试验。对扫描电子显微镜(SEM)观测到的有机石棉摩擦片材料与灰铸铁HT250摩擦盘对磨后的磨损形貌进行了分析。分析结果表明:无论是正压力、速度的增大还是温度的升高,都使得摩擦片磨损越来越严重,形貌越来越复杂。

棉纤维股线与303钢线接触摩擦磨损行为分析

目的探究棉纺织加工过程中棉纱线对金属表面的摩擦磨损行为。方法通过线接触摩擦磨损试验,分析加载力、预加张力、速度和棉纱线股数等因素对金属表面摩擦磨损性能的影响,采用3D表面轮廓仪表征金属表面形貌随磨损时间的变化特征,基于Archard磨损模型对磨损量进行预测。结果在加载力相同时,棉纱线股数越多,摩擦因数越小;在相同股数下,预加张力对摩擦因数的影响小于加载力,速度对摩擦因数的影响较小。金属表面磨痕深度随着磨损时间的延长而增加,最大磨痕深度为23.158μm,磨损量随着磨痕体积的增大而增加。与磨损24h时相比,在48h时金属磨损严重,磨损量增大了71%;相较于其他磨损时间段,在96 h时磨损量变化较小。在磨损阶段,磨痕面积的变化规律与磨痕体积相似,均与磨损时间呈正相关。在磨损时长达到120 h后,非直接接触区域会发生链式反应,导致损伤面积不断扩大。结论在连续摩擦条件下,棉纱线会对金属表面造成损伤,基于Archard磨损模型的预测结果与试验结果较为一致。

硬度对胎面胶磨损行为的影响

利用炭黑N330用量与胎面胶硬度之间的关系,研究硬度对胎面胶磨损行为的影响。结果表明:在负荷≤30 N时,随着硬度的增大,硫化胶的磨耗体积增大,在负荷≥50 N时,随着硬度的增大,硫化胶的磨耗体积减小;硫化胶的耐磨性能的转变点与摩擦能量的转变点基本一致,硫化胶在滚滑工况下的磨损量可用摩擦能量等效表示。

聚晶金刚石刀具低温冷却铣削SiC/SiC复合材料磨损试验研究

采用超硬聚晶金刚石(PCD)刀具对SiC/SiC陶瓷基复合材料进行干式和低温液氮冷却铣削试验研究,获得PCD刀具在干式和低温液氮冷却铣削条件下的前刀面和后刀面磨损形貌;分析PCD刀具在干式和低温液氮冷却铣削条件下的主要磨损形式,测得PCD刀具在干式和低温液氮冷却铣削条件下的刀具使用寿命。研究表明:在干式铣削条件下,PCD刀具前刀面的主要磨损形式为刀尖磨钝和崩刃;而在低温液氮冷却铣削条件下,PCD刀具前刀面的主要磨损形式为刀尖磨钝和微剥落;与干式铣削条件相比,PCD刀具在低温液氮冷却铣削条件下寿命提高约71.4%。

交变双轴加载下钛合金微动磨损的仿真及试验研究

微动磨损是导致机械连接结构失效的主要形式之一。目前大多数研究都在恒定法向接触载荷工况下开展。然而实际工程中,广泛存在着可变法向载荷和轴向载荷的多轴加载工况,导致目前恒定法向载荷下微动磨损的研究结果不能很好地解释多轴交变加载工况下的微动磨损行为。因此,以钛合金的微动磨损为例,进行了交变双轴加载下微动磨损的仿真分析和试验测试研究。首先,建立了受循环交变双轴加载作用下的微动磨损模型;然后,对不同法向载荷幅值、位移载荷幅值、双轴加载相位差下的微动磨损行为进行了仿真,并根据Q-P曲线分析方法对这些复杂微动情况下的微动磨损机制进行了讨论;最后,在双轴加载的微动磨损试验机上进行了双轴微动磨损试验,验证了该有限元模型磨损形貌的合理性。研究结果表明:交变法向载荷的磨损形貌不同于恒定法向载荷的磨损形貌,交变下法向载荷均值与恒定法向载荷保持不变,交变法向载荷下的磨损深度及宽度均大于恒定法向载荷下的磨损深度及宽度。位移幅值和相位差一定,随着法向载荷幅值的增大,磨损宽度和深度均增加,磨损形貌由“W”型转变为“W+V”型;法向载荷幅值和相位差一定,磨损宽度和深度均随位移幅值的增大而增大;法向载荷幅值和位移幅值一定,改变双轴加载相位差,0°相位差最大磨损深度出现在接触后缘,180°相位差最大磨损深度出现在接触前缘,90°和270°相位差的前、后缘磨损深度极大值接近。

装载机用低合金耐磨钢磨料磨损性能研究

基于物理模拟研究方法,采用ML-100销-砂纸盘磨料磨损试验机研究3种装载机铲斗常用低合金耐磨钢抵抗磨料磨损性能的相对优劣,并采用光谱仪、万能试验机、冲击试验机、布氏硬度计、金相显微镜和扫描电子显微镜等试验分析了3种低合金耐磨钢NM400、NM400E、22SiMn2TiB的合金成分、金相组织、机械性能和磨料磨损试样表面形貌。磨料磨损试验中以Q345B作为标准试样。结果表明,NM400的相对耐磨性为1.22,NM400E的相对耐磨性为1.47,22SiMn2TiB的相对耐磨性最好,达到了1.52。通过试样磨损表面形貌分析磨损机理认为,低合金耐磨钢的硬度增加,使磨粒嵌入耐磨钢表面的深度变浅,减小犁削作用造成的材料损失,从而有效提升其耐磨性,硬度是决定磨料耐磨性能优劣的关键因子,试验中22SiMn2TiB的硬度最高,抵抗磨料磨损性能最好。通过优化合金成分提高强韧性开发的NM400E,在提升表面硬度的同时保证材料充分的韧性,能够减少磨损过程的犁脊被切断造成的材料损失。在低冲击的磨料磨损工况下,相对耐磨性较NM400有明显提高,并接近于22SiMn2TiB的水平。

一种扫描电镜准动态观察磨损表面形貌演变的方法

提出了一种扫描电镜准动态观察磨损表面形貌的方法——定位间断观察法．通过坐标定位和形貌特征定位，可简便、准确地确定跟踪观察位置．将试样表面的摩擦方向垂直于电子束的行扫描方向并使试样表面适度倾向二次电子探测器，可提高观察和拍摄效果．利用该方法观察了一种高铬铸铁中的（Ｆｅ，Ｃｒ）７Ｃ３碳化物与ＳｉＣ磨粒干滑动摩擦过程中的形貌演变．

刮板输送机中部槽关键部件磨损形貌及影响因素分析

针对刮板输送机中部槽磨损严重造成故障多发的情况,调研了典型煤矿用户、生产企业、维修现场及检测检验中心等刮板输送机相关单位,根据现代摩擦学理论、交互作用原理及疲劳损伤理论,结合中部槽结构组成及使用工况,对调研获得的磨损样槽资料进行了研究,总结出了中部槽的基本磨损形貌,并从不同类型的工况环境中分析出了形成中部槽磨损状态的重要影响因素。

铜/铬青铜摩擦副磨损表面形貌与电弧的相互作用关系

为探究载流摩擦磨损过程中摩擦副磨损表面形貌与电弧的相互作用关系,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上以铜/铬青铜为摩擦副进行载流摩擦磨损试验。用三维形貌仪测量磨损表面粗糙度,并通过扫描电子显微镜分析试验后销试样表面形貌。结果表明:起始表面粗糙度在磨损初期对电弧能量、摩擦因数有影响,在磨损中后期其影响并不显著;表面粗糙度与燃弧率有一定的正相关性,表面粗糙度较大时,燃弧率与电弧能量较大,表面粗糙度降低,燃弧率与电弧能量也随之降低;质量磨损率呈现"U"形变化,摩擦因数则先降低后升高;磨损初期,磨损机制主要是黏着磨损,没有明显的电弧侵蚀作用,磨损中后期,电弧侵蚀越发严重,出现电弧烧蚀坑,并造成熔融堆积。

基于光度立体视觉三维重构算法的微观磨损形貌原位测量原理及方法

基于图像的表面微观磨损形貌分析在磨损机理及状态分析中具有重要的地位,三维显微成像技术的应用已经将二维磨损形貌图像分析拓展到更丰富的三维分析领域。然而,从设备维护及故障监测的角度,在机或原位测量显然比上述先进测量更具吸引力,并且复杂、昂贵的先进表面测量技术至今无法打破其在机或原位测量的壁垒。针对现场检测与三维分析的需求,将光度立体视觉原理引入至微观磨损形貌的原位测量,借助便携式平面图像采集系统进行光学设计,提出一种采用多阴影平面图像的三维表面重构方法。首先,通过张正友标定法实现空间点由图像坐标系到相机坐标系的转换;然后,基于成像系统建立近场点光源模型,并由光度立体视觉算法求解表面法向量;最后,基于FC算法计算表面深度与高度信息,完成磨损表面微观形貌三维重构。基于上述方法,研制便携式图像采集与三维重构系统,分别对平面和曲面两类表面进行检测试验,并与共聚焦显微镜测量结果进行对比。测量与对比结果表明,截面曲线上特征点之间的高度差误差小于4.2%,截面二维参数误差小于10.9%,三维表面参数误差小于12.9%。上述工作表明,所提出的方法为机械设备部件磨损表面原位测量与分析提供有效的技术手段。

运动副硬颗粒磨损力学机制

以煤炭及三氧化二铝颗粒为例,进行了运动副界面颗粒摩擦磨损实验,探讨了其运动副表面的磨损力学机制。同时利用离散元方法建立了平行板剪切滑移颗粒流动力学仿真模型,分析了运动副表面磨损特性与煤炭与三氧化二铝颗粒力链特征的关联机理。研究结果表明,煤炭颗粒副表面的磨损形貌主要以压痕磨为主,而三氧化二铝颗粒副表面以刮痕为主。其原因为煤炭颗粒表面的粘性及摩擦因数较大,容易发生剪切膨胀现象,为此在运动副与强力链的结合处产生了较大的赫兹接触应力,使表面出现了压痕特征;而三氧化二铝颗粒硬度高,表面粘性及摩擦因数较小,不易发生剪切膨胀现象,在运动副与强力链的结合处更容易产生刮擦磨痕。

电磁离合器用增摩材料的摩擦磨损性能研究

针对汽车空调系统中离合器传递扭矩和使用寿命难以满足空压机工作需求这一问题,采用试验手段对电磁离合器摩擦片材料的摩擦磨损性能进行了研究。首先,采用增摩材料对B、Y两型常见摩擦片进行了摩擦磨损试验,获取了2种材料在不同工况参数下的摩擦系数及摩擦面温度;然后,对比分析了各工况参数对于材料摩擦学性能的影响规律;最后,在扫描电镜下对磨合后的样件进行了微观形貌观测,并结合元素占比变化,分析了其主要磨损机制。研究结果表明:转速、加载力、对摩件初始粗糙度与摩擦系数、摩擦面温升均呈正比关系;2种材料的摩擦系数最终稳定在0.3~0.45范围内。其中,B型材料表面微裂纹和剥落更严重,其与10号钢材料磨合后,Fe元素含量提高了23.95%;Y型材料的摩擦热稳定性和耐磨性更好,采用Y型材料更有利于提升电磁离合器的传递扭矩和使用寿命。