多种规则微造型表面摩擦特性的试验研究

比较了皮秒和纳秒激光造型表面的质量,采用皮秒激光进行了表面微造型,并用体视显微镜和WYKO形貌仪观察并表征了加工形貌。然后在UMT-2摩擦试验机上对光滑、凹坑、网纹和断纹4种形貌进行了摩擦磨损实验研究。实验结果表明:在低载高副低速条件下,试验因素对摩擦因数稳定值的影响由大到小依次为:润滑状况、形貌和载荷,试验因素对摩擦因数初值的影响由大到小依次为:载荷、润滑状况和形貌;根据正交试验,对于摩擦因数稳定值的影响,4种形貌优劣依次为凹坑、网纹、断纹和光滑;对于摩擦因数初值的影响,4种形貌优劣依次为凹坑、断纹、网纹和光滑。表面微造型能够显著地改善摩擦因数的稳定性。尤其在干摩擦条件下,光滑面的摩擦因数达到稳定费时较长,且稳定后存在较大振幅的波动;而造型面的摩擦因数则快速趋于稳定,且基本无波动。

规则微造型表面磨损过程的有限元分析

利用ANSYS模拟了凹坑型微造型表面的磨损过程。模型利用Archard磨损方程动态地调整接触面的几何变形,考虑了接触面几何形状对磨损的影响。对干摩擦条件下光滑型和微造型2种表面的压力分布、最大磨损深度变化、磨损深度分布进行了比较。结果表明,表面微造型有助于减少磨损,利于维持接触面几何形状的一致性,从而延长摩擦副的寿命。