激光混合织构对45钢摩擦学性能的影响

首先采用纳秒激光精细微加工设备在45钢表面分别加工了直径100μm及深度8~10μm的凹坑织构(D100),直径200μm及深度6~8μm的凹坑织构(D200)以及兼具两类织构的混合织构(Mixture),织构面密度均为15%,然后在干摩擦及乏油润滑条件下对不同织构的试样进行摩擦试验,研究了不同激光织构对试样摩擦学性能的影响,并分析了磨损机理。结果表明:相比无织构试样,混合织构试样在干摩擦条件下的摩擦系数降低了约27.9%,在乏油润滑条件下降低了约9.9%。干摩擦条件下,D200织构试样的磨损率最低,为2.57×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),乏油润滑条件下D100织构试样的磨损率最低,为1.04×10^(-6)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),表明激光织构能够改善45钢的摩擦学性能。激光织构的减摩机理为:干摩擦条件下捕获磨屑,从而减少磨粒磨损;乏油润滑条件下,织构化处理能够储存润滑油并增加试样的亲油性,促进润滑油在试样表面的铺展,延长油膜存在时间,从而降低试样的磨损。

速度和载荷对凹坑织构乏油润滑摩擦学性能的影响

摩擦副表面加工特定的织构后会在不同速度和载荷以及严重乏油的条件下运行,比如设备的启停阶段。因此有必要研究极度乏油条件下速度和载荷对凹坑织构表面摩擦学性能的影响,为表面织构的实际应用进行前期探索。利用激光加工技术在45钢表面加工凹坑织构;在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上,采用球-盘式分别对织构和未织构试样进行乏油滑动试验;利用三维表面轮廓仪和扫描电镜等分析试样表面的磨损形貌。结果表明:相比于未织构试样,凹坑织构在不同速度和载荷下均能有效延长摩擦面间的乏油润滑状态,有良好的减摩效果,可降低摩擦因数约68%~75%。载荷对织构表面的摩擦学性能影响较大,在一定范围内摩擦因数随着载荷的增大而降低;但载荷过高时,在摩擦后期会出现摩擦因数的突然升高,表面磨损严重。

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。

利用激光表面织构改善钛锆合金乏油润滑摩擦学性能

为提高钛合金表面摩擦磨损性能,在其表面加工了面密度分别为5%、10%、15%和20%的凹坑织构,并在不同载荷和滑动速度条件下进行乏油润滑摩擦磨损试验。计算分析了材料表面的摩擦因数和平均磨损率,并利用三维形貌仪和扫描电子显微镜对试样表面的磨痕形貌进行了分析。研究结果表明:载荷对钛合金表面摩擦学性能影响较大,载荷较低时,面密度为20%的凹坑织构可以降低平均摩擦因数约20%~23%,但会加剧材料表面的磨损。载荷为12 N、滑动速度为4 mm/s时,面密度为10%的凹坑织构可以降低平均摩擦因数约11%,减小平均磨损率约49%,提高了钛合金表面的摩擦磨损性能。

激光表面织构化对45钢摩擦磨损性能的影响

目的研究表面织构对45钢干摩擦和乏油状态下摩擦磨损性能的影响。方法用激光加工的方法在45钢表面加工出不同面密度的凹坑织构,在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上以球-盘副考察凹坑密度在干摩擦和乏油条件下对45钢摩擦磨损性能的影响。结果在干摩擦条件下,织构密度在4%时,摩擦配副的摩擦系数最小,稳定摩擦系数为0.56。随着织构密度的增大,摩擦系数也逐渐增大,当织构密度增大至16.2%时,配副摩擦系数最大,稳定摩擦系数为0.72。在乏油条件下,织构密度在4%时,摩擦系数为0.39,小于未织构试样摩擦配副。凹坑密度增大后,其摩擦系数大于未织构试样,但是均在0.43左右。在干摩擦和乏油条件下,织构化试样的磨损率都小于未织构试样,并且随着织构密度的增大,磨损率先减小后增加,织构密度在8.1%时,抗磨效果最好。结论表面织构能收集磨粒,储存润滑油,从而起到良好的减磨作用。

织构直径对45钢摩擦磨损性能的影响

用激光加工的方法在45钢表面加工4种直径分别为10μm、50μm、100μm、150μm的凹坑。以球-盘副在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上,考察凹坑直径在干摩擦和乏油条件下织构对45钢摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:在干摩擦条件下,平均摩擦因数随着凹坑直径的增大先增大后减小,在50μm时最大,为0.67;在乏油条件下,凹坑直径10μm时平均摩擦因数为0.15,明显小于其他试样。两种条件下织构面与未织构面相比均表现出更好的耐磨性。与无织构试样相比,织构化试样的磨损率均降低,干摩擦条件下凹坑直径越大磨损率降低越明显,乏油条件下凹坑直径对磨损率影响复杂。

载荷和速度对聚醚醚酮(PEEK)复合材料摩擦性能的影响

本工作以聚醚醚酮为基体、碳纤维为增强体的复合材料为研究对象,通过磨抛的方法对材料表面进行预处理。利用多功能摩擦磨损试验机对聚醚醚酮及其复合材料进行摩擦实验,系统研究载荷和速度对PEEK及其复合材料摩擦学性能和磨损机理的影响。利用三维形貌仪、扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、红外光谱仪、导热系数分析仪对复合材料进行了磨损表面分析和性能测试。研究结果表明:加工成型工艺没有改变PEEK和聚醚醚酮/碳纤维(PEEK/CF)的结晶状态,PEEK没有发生分解和裂解反应,并且CF也没有发生氧化反应。在初始的磨合阶段,摩擦系数随着时间的延长而增大,然后逐渐趋于平稳,达到稳定阶段时,GCr15-PEEK摩擦副的摩擦系数在0.29~0.32之间,GCr15-PEEK/CF摩擦副的摩擦系数在0.27~0.30之间。随着载荷的增大,摩擦系数达到稳定阶段的时间变短。在轻载条件下,PEEK和PEEK/CF复合材料以黏着磨损为主;当载荷达到某一数值时,PEEK和PEEK/CF复合材料为黏着磨损和磨粒磨损共混的磨损形式。随着速度的增加,PEEK的磨损率先减小后增大,磨损机理由黏着磨损为主向黏着磨损和磨粒磨损共混磨损转变;PEEK/CF复合材料的磨损率随着速度的增加单调递减,磨损机理主要以黏着磨损为主。