激光表面织构对过盈配合界面微动损伤的影响

采用自主研制的过盈配合微动试验装置,研究了激光表面织构对过盈配合界面在服役过程中微动损伤特性的影响.以列车转向架为研究对象,采用激光打标机对空心轴外表面进行织构化处理,通过WPA-20型试验机对织构化试样进行微动损伤试验,研究了不同载荷频次下过盈配合界面微动损伤的演变特性.试验结果表明:激光表面织构增强了空心轴外表面的表面强度,显著减小了空心轴外表面服役过程中的微动损伤.分别从微观结构、残余应力和电子功函数三方面对试验结果进行分析,经过织构化处理后,试样表层材料的细晶强化和位错强化有效地提高了轴过盈配合表面强度;试样表面的残余压应力延缓了轴过盈配合表面微动损伤的扩展;同时,试样表面的电子功函数增加了4.4%,提高了表面材料的抗剥离性.

动车与拖车ER8钢车轮轮毂表面的微动损伤行为

以在我国西北风沙环境下运行1.73×10^(6)km的动车组动车和拖车ER8钢车轮轮毂为研究对象,通过硬度测试、表面和截面损伤形貌观察等方法,分析了动车和拖车车轮轮毂表面的微动损伤行为。结果表明:动车车轮轮毂表面平均硬度约为335 HV,硬化层深度约为300μm,最大塑性变形层厚度约为29μm,均大于拖车车轮轮毂(310 HV,250μm,25μm);拖车车轮轮毂表面损伤以相互交错的浅犁沟为主,同时存在较多连片的剥落坑和疲劳裂纹,并发生氧化磨损,截面损伤以剥落为主,部分区域还存在小角度的长裂纹;动车车轮轮毂表面损伤主要为方向一致的深犁沟和少量大剥落坑,表面疲劳裂纹较少,截面损伤以小角度长裂纹为主,部分区域表层存在沿塑性变形线向内部扩展的裂纹。

过盈配合微动损伤的关键参数

微动损伤广泛存在于各类工程机械和结构之中,接触压力、滑移幅值以及摩擦剪切力是微动损伤的重要参数。过盈连接部件在旋转弯曲载荷下,易于在接触区域产生微动损伤,降低构件的使用寿命。以过盈微动疲劳试验中的试样为研究对象,在有限元软件ABAQUS中建立接触模型,充分考虑高应力梯度区和接触对网格划分的要求,同时在远离接触区域划分粗糙网格,减少计算机时。通过分布加载和改变相关参数的方法,分析套管长度、套管厚度、摩擦因数以及过盈量对接触压力、摩擦剪切力等影响规律。结果表明,轴套过盈配合承受弯曲载荷下,接触压力和摩擦剪切力沿轴向分布不均匀,随着各参数的变化而明显变化,摩擦因数、套管厚度和套管长度对接触边缘的应力奇异性有较大影响,摩擦因数显著地影响了滑移区域的大小。

二硫化钼粘结固体润滑涂层的径向和切向微动损伤的比较研究

通过径向和切向微动试验考察了二硫化钼粘结固体润滑涂层的微动摩擦学特性 ,并利用扫描电子显微镜、能量色散谱和X射线光电子能谱等分析了两类微动损伤区的微观特征 .结果表明 :二硫化钼粘结固体润滑涂层具有良好的抗径向微动损伤性能 ;切向微动条件下无混合区存在 ,涂层损伤强烈依赖于位移幅值 ,并伴随MoS2 的氧化 ;

微动损伤的研究综述

论述了微动损伤的概念及对其研究的必要性。对微动损伤研究的两个主要部分即微动损伤的基础研究和防护方法的发展过程进行了论述，尤其对当前的研究现状及所取得的成果做了重点阐述，并说明了一些尚待研究的问题。从微动机理研究、微动件结构参数控制、微动疲劳寿命估算、工业应用、防护等几个方面概述了微动损伤研究的发展趋势。

架空输电导线的微动损伤特性研究

以JL／G1A-125-26/7型钢芯铝绞线和铸铝悬垂线夹组成的系统为研究对象,在导线弯曲疲劳试验装置上进行微动实验研究,分析了架空导线微动损伤的微观特征,考察了弯曲振幅、频率、静载荷对架空输电导线微动寿命的影响。结果表明,导线微动损伤主要发生在线夹处导线上半部,是外层铝线的微动磨损及裂纹的形成和扩展导致的微动疲劳断裂所致。导线微动寿命随弯曲振幅和外加静载荷的减小而增大。弯曲振动频率对导线微动寿命影响不大。

表面工程技术抗微动损伤的研究现状

总结了工业中抗微动损伤的基本途径 ,指出了表面工程技术减缓微动损伤的重要作用 ,并从表面机械强化、扩散处理、表面化学处理、电沉积、热喷涂、气相沉积、高能密度处理和固体润滑涂层等表面工程分支综述了目前的研究现状。介绍了作者在径向和复合微动中的最新研究进展。

抗微动损伤的表面工程设计

针对内燃机车16V280ZJ型柴油机连杆的微动损伤,在失效分析和接触力学分析的基础上,进行了表面工程技术可行性方案的比较,确定了固体润滑涂层的表面处理方案。研究采用了极图法,对粘接MoS2、粘接石墨、粘接PTFE和电刷镀Pb/Ni等4种涂层的性能和微动特性进行了定量比较,结果表明,粘接MoS2涂层具有最佳的抗微动损伤特性。实际应用表明,经表面工程设计选择的涂层显著提高了连杆部件的使用寿命。

微动损伤对车轴疲劳寿命的影响

微动损伤会降低车轴的疲劳强度，缩短疲劳寿命。本文采用模拟轮对，对试验轴进行模拟车轴工况的微动损伤试验。经过１．２×１０７次循环后卸载，采用扫描电镜分析试验轴磨损面及疲劳断口形貌，Ｘ射线电子谱仪分析磨损面的氧化物，Ｘ射线衍射仪分析磨屑的成分和物相，显微硬度计被用来测定磨损面下剖面的微区硬度。分析证明，试验轴磨损面有塑性流变、蚀坑和加厚的氧化层，在接触面的应力集中部位有疲劳裂纹，其最初是在微动应力作用下沿着与表面成３０°～４５°角的方向扩展。

螺纹联接件的微动损伤研究

从试验和数值分析两个方面研究了螺栓预紧力矩对LY12CZ铝合金双盖板对接螺纹联接件微动损伤的影响。在高频疲劳试验机上进行了微动试验 ,对接触表面间的微动损伤状况进行了观察分析。此外 ,在考虑摩擦力的情况下 ,用边界元法对联接板接触面间的位移场和应力场进行了计算 ,并用微动摩擦功来衡量接触面上微动损伤的严重程度 ,所得的结果表明 ,螺栓预紧力矩值的大小对螺纹联接件的微动损伤有较大的影响 ,在某一力矩下其微动损伤程度较轻。

45钢上几种表面涂层的微动损伤行为和机理研究

在ＳＲＶ微动试验机上研究了五种表面改性层：离子镀ＴiＮ、激光硬化、磁控溅射ＭｏＳ_２、离子渗硫、电刷镀Ｎｉ－ＭｏＳ_２的抗微动磨损性能。结果表明：以高硬度为特征的抗磨改性层,比低摩擦因数的减摩改性层；能更有效地改善基体４５钢的抗微动损伤性能，其微动损伤机制均为颗粒脱落，但由于各表面改性层性能的不同，其损伤过程亦有差别。

热喷涂技术在抗微动损伤中的应用

微动损伤普遍存在于紧密配合部件中,是造成零部件失效的主要祸患之一。采用热喷涂技术,在配合件接触面喷涂抗微动损伤涂层,能有效地降低微动损伤,具有抗损伤效果好、经济效益显著等特点,得到了较广泛的研究与应用。

轧机油膜轴承锥套微动损伤机理和多极边界元法

为揭示大型轧机油膜轴承等过盈量弹性结合锥套与辊颈粘结事故的产生机理,采用多极边界元法定量描述锥套与辊颈在液压胀形装配过程中的接触应力分布规律,发现锥套与辊颈装配就位时两端区域接触压力高度集中现象,其最大值超过辊颈屈服极限致使辊颈表面生成对应塑性变形的高应力区。通过过盈配合轴套与悬臂轴组成的旋转试验装置,对油膜轴承锥套与辊颈在轧制负荷下进行微动损伤模拟试验,证明辊颈与锥套随着轧辊转动存在相互微动现象,讨论轧制过程中锥套与辊颈两端高接触应力区域微动疲劳损伤导致两者发生粘结的机制。阐明等过盈量弹性结合锥套结构的不合理性,否定原有锥套淬火硬度低而导致粘结事故发生的观点。

车轴修复用热喷涂层厚度对微动损伤行为的影响

选取经过2次修补的旧车轴,按照实物轴直径的25%比例加工成试验轴后组装成轮对,在模拟轮轴试验台上运行至出现疲劳裂纹后再将其切除,将表面进行滚压处理后喷涂厚0.5mm和1.0mm的Cr-Ni合金涂层进行尺寸修复.对修复轴进行1.2×107次循环的模拟损伤试验,用扫描电子显微镜分析模拟损伤试验后涂层磨损表面及疲劳断口形貌,用X射线光电子能谱仪分析磨损表面氧化物组成.结果表明:在选定的试验条件下,0.5mm厚的修复涂层具有较高的耐微动疲劳和磨损能力,能延长车轴使用寿命;而微动应力使1.0mm厚的涂层磨损表面产生较厚的加工硬化层和较严重的氧化破损、并生成较多的层内横向裂纹,对车轴的疲劳性能反而不利.

列车关键部件过盈配合面微动损伤研究展望

随着列车不断向高速、重载和轻量化方向发展,列车关键部件过盈配合面(如轮轴、车轴-轴承等)微动损伤问题日益突出,已成为影响铁路运输安全的关键问题之一。在分析列车关键部件过盈配合面微动损伤机理的基础上,归纳几种典型的过盈配合面微动损伤的类型,进一步分析其影响因素及防护措施,并论述过盈配合面微动损伤的研究方法。最后,对过盈配合面微动损伤的研究进行展望,为铁路列车列车关键部件过盈配合面微动损伤的研究指明方向。

铝包带包裹高压输电线路导线的微动损伤

在自制的微动试验装置上对铝包带包裹钢芯铝绞导线(ACSR)进行微动试验研究。振幅1.0mm,2.0×107次微动循环后,研究内、外层铝股线及钢芯线的磨损状况,测定其抗拉强度,探讨铝包带包裹导线的微动损伤机制。结果表明:外层铝股线表面经受铝包带的刮擦以及磨粒磨损;内层铝股线微动磨损斑呈椭圆形,部分磨损斑下有疲劳裂纹;而钢芯线的损伤微弱,仅发生镀锌层的磨损、脱落。铝包带对导线有较好的保护作用,内外层铝股线的抗拉强度均高于未包裹导线的抗拉强度。

扭矩作用下垂向载荷对转轴表面微动损伤特性的影响

利用JD-1型轮轨模拟试验机研究了在扭矩作用下转轴表面的微动损伤,通过改变垂向载荷大小,研究了垂向载荷对转轴与轴承内圈过盈配合面微动损伤特性的影响,并借助激光共聚焦扫描电镜和扫描电子显微镜观察了损伤表面的磨痕和剖面的显微组织,分析了两种垂向载荷下转轴表面的微动损伤机理。结果表明:在垂向载荷作用下,转轴与左右两端轴承内圈过盈配合面处出现了微动损伤,磨损形式主要表现为黏着磨损和磨粒磨损;在垂向载荷较大的工况下,转轴配合面的表面磨损加剧,塑性变形层变厚,微动损伤变得更严重,并且左端配合面的磨损和塑性变形均比右端的严重,塑性变形层的厚度分布更加不均。

冷轧过程组合式支承辊过盈配合面微动损伤危险位置预测

为了准确预测冷轧过程组合式支承辊过盈配合面微动损伤危险位置,首先基于ABAQUS软件对辊套和辊芯装配过程以及板带冷轧过程进行数值模拟,得到了冷轧过程中组合式支承辊过盈配合面的应力分布,并提取过盈配合面对应节点位移数据基于MATLAB软件得到了微动滑移分布以及滑移轨迹,在此基础上得到了过盈装配面微动滑移速度分布,最后考虑过盈配合面平均周向应力、平均径向应力以及微动滑移速度对疲劳裂纹萌生和扩展的影响,得到了摩擦功沿轴向分布规律,并引入修正后的微动损伤评价参数Gc,基于修正后的Gc参数法预测了过盈装配面上微动损伤危险位置。

世界核电设备与结构将长期面临的一个问题——微动损伤

核电设备至今仍面临许多不易解决的问题。经过对核电设备和结构部件多例事故的分析可知 ,核电设备中微动是不可避免的现象。核能工程中的相当一部分结构损伤事故与微动损伤有着直接的关系 ;在应力集中、腐蚀部位 ,微动又是许多核电设备提前损伤失效的直接原因。微动损伤使得许多核电设备随着堆龄的增加损伤失效事例越来越多 ,研究和分析核电设备结构中的微动损伤实属必要 。

LY12CZ铝合金干涉螺接件微动损伤防护技术

本文分析研究LY12CZ铝合金干涉螺接件的微动损伤防护技术。讨论了不同干涉量、表面处理技术、孔的加工方法及防护夹层对其微动损伤及疲劳寿命的影响。应用断口分析的方法研究了其微动损伤区的形貌、裂纹的起始部位及形式。提出了提高LY12CZ干涉螺接件疲劳寿命的方法。