论文部分内容阅读
电磁轨道发射技术中转捩是影响电磁发射性能的重要现象。电枢与轨道滑动电接触面上的磨损对接触面形貌和电枢结构都产生明显影响,研究磨损和电枢-轨道接触面的接触电阻和滑动摩擦系数对研究转捩和抑制转捩的方法有重要意义。通过对电磁发射实后电枢表面状态的微观分析,对电枢与轨道接触面在电磁发射过程中产生的磨损机制进行了分析研究。在对不同机制的典型形貌和成因进行归纳的基础上,将电枢表面的磨损分为非熔化磨损和熔化磨损两类。针对不同磨损的特点,设计了相应的实验,测量两类磨损的大小及相应的接触电阻、滑动摩擦系数,分析其受滑动电接触面上主要控制参数如电流、接触压力等的影响规律。采用载流摩擦试验样机进行模拟实验,测量了6063铝合金和7075铝合金材料在铜盘上不同载荷下的磨损状况。实验结果表明,非熔化磨损随载荷和电流的增大有一定增长,销钉在铜盘上产生的平均铝痕厚度为0.1~0.5μm。无电流时铝合金和铜接触副的滑动摩擦系数随压强增长有增加,直到达到0.3左右;在加载电流时从0.3左右下降到0.1~0.15范围。载流摩擦实验机在低于4A/mm2电流密度的情况下可以比较好地达到研究非熔化磨损的目的。采用特别设计的电枢进行电磁发射实验,将电枢表面产生的磨损集中为熔化磨损,研究熔化磨损受加载电流不同和接触面积不同的影响规律。实验结果表明,电流幅值越高,电枢与轨道接触面的熔化磨损越快。采用轨道上铝痕的平均厚度表征电枢的磨损速度。实验中熔化磨损的平均铝痕厚度在3-11μm范围内。对6061铝合金和黄铜轨道,平均铝痕厚度与接触面上电流密度的平方呈现为线性关系,比例系数约为0.88×10-6μm/(A2·mm-4)。基于电枢表面磨损完全是熔化磨损的假设,对电枢表面在电磁发射过程中的热传导过程做出分析,认为电枢的熔化磨损吸收了电枢在轨道上运动时与轨道接触面上产生的大量热量,另一部分则在接触中传导进轨道。基于以上假设,推导了电磁发射过程中电枢-轨道界面上的热力学方程,建立起熔化磨损量与发射参数、电枢轨道材料参数的关系。基于上述热力学关系,对电磁发射实验的结果进行计算,得到80mm2接触面6061铝合金电枢和黄铜轨道的接触电阻为2.5564μΩ,50mm2接触面6061铝合金电枢和黄铜轨道的接触电阻为4.09024μΩ,滑动摩擦系数均为0.1131。