40Cr槽状表面织构工艺优化及摩擦特性与机理研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:cugll2008
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近年来,表面织构技术作为一种能够有效改善摩擦副摩擦学性能的表面改性手段逐渐成为国内外最具潜力的研究方向之一。本文使用激光表面织构技术加工出以沟槽为基础的线槽型织构和网状织构,并以两种织构形貌为研究对象,通过实验对激光表面织构加工工艺进行了优化,基于实验和有限元方法,研究了形貌参数对两种织构表面干摩擦性能的影响,并深入分析了织构表面各因素对摩擦副干摩擦性能的影响机理,主要研究内容如下所示:在明确了脉冲激光加工原理的基础上,进行了激光表面织构加工工艺优化实验,通过实验数据及形貌观察分析,研究了激光输出功率、离焦量、扫描次数、扫描速度、脉冲频率等参数对材料表面沟槽织构形貌及加工质量的影响,确定了此实验条件下较为合理的激光加工参数范围,为后续织构化摩擦副摩擦学性能研究奠定了基础。基于优化后的激光表面织构加工工艺参数,在40Cr基体上加工出线槽状和网状两种形貌的织构。针对两种形貌的织构表面,以摩擦磨损实验为主要研究手段,研究表面织构形状、面积占比、运动角度等参数对摩擦副摩擦系数及磨损量的影响。研究发现,对于线槽型织构表面,存在较优的面积占比和运动夹角可以有效降低干摩擦条件下摩擦副的摩擦系数和织构表面的磨损量;对于网状织构表面,改变面积占比和运动夹角虽然会引起摩擦副摩擦学性能的变化,但并不能起到减摩抗磨的作用;两种织构化摩擦副中的对磨球磨损量均高于无织构摩擦副。在实验基础上,借助三维形貌仪及电子显微镜对织构表面及对偶件磨斑进行观测分析,分析织构化摩擦副与无织构摩擦副磨斑的形成机理;对摩擦副接触运动过程进行有限元仿真,研究了试件表面应力的分布情况;结合磨斑分析及有限元仿真,深入研究织构表面各因素对摩擦副摩擦学性能的影响机理,为表面织构的设计优化提供了理论基础。
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