检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：刘广发广东海洋大学

学位级别：硕士

硬质合金具有高硬度、耐磨损、高红硬性等许多优异的物理性能,故而硬质合金刀具在机械加工领域中占有重要地位,但是硬质合金的硬度和韧性往往不能兼顾,难以满足一些难加工材料的高性能切削。在硬质合金表面制备微织构或者沉积涂层是改... 详细信息

硬质合金具有高硬度、耐磨损、高红硬性等许多优异的物理性能,故而硬质合金刀具在机械加工领域中占有重要地位,但是硬质合金的硬度和韧性往往不能兼顾,难以满足一些难加工材料的高性能切削。在硬质合金表面制备微织构或者沉积涂层是改善硬质合金刀具切削性能的重要手段,此时硬质合金基体与表面涂层之间的膜基结合强度至关重要,膜基结合强度不高往往造成表面涂层易破碎、剥落。因此,提高基体与涂层之间的膜基结合强度,改善刀具的切削性能具有重要研究意义。本文以WC-8Co硬质合金为基体,通过激光加工和机械加工的方法在其表面制备了多种微织构,采用电弧离子镀技术在基体表面沉积TiAlCrSiN涂层,系统研究了表面微织构对基体与涂层系统间膜基结合强度,以及微织构和涂层对刀具相关力学性能以及切削性能的影响。通过真空高温液相烧结工艺制备了WC-8Co硬质合金;利用激光加工法制备得到了沟槽型、方阵型、圆阵型、方圆阵列型四种微织构;利用机械划痕法制备得到间距分别为250μm、500μm、750μm、1000μm的四种沟槽型微织构;利用电弧离子镀技术在试样和织构试样表面沉积了TiAlCrSiN涂层,得到所需的无涂层无织构、无涂层有织构、有涂层无织构、有涂层有织构试样。分析测试了试样相关力学性能。结果表明,激光加工法制备的微织构,由于WC晶粒的长大,织构边缘的硬度降低;对试样表面进行微织构加工不改变试样的物相;激光加工法制备的四种微织构中,方阵型织构改善效果最为明显,其涂层表面残余应力相比于无织构试样的降低了23.1%;微织构通过增加基体与涂层间的接触面积,机械啮合能力更强,从而提高基体与涂层之间的膜基结合力。激光加工的四种类型微织构中,方阵型微织构膜基结合强度最高,相对于无织构试样而言提高了34.7%。机械加工的不同间距的微织构中,膜基结合力随着织构间距的降低、面密度的增加而逐渐增大。通过室温干摩擦磨损试验和固体MoS2润滑摩擦试验,测试了各种试样的摩擦磨损性能。结果表明,激光加工的四种类型微织构对试样均具有减摩作用,其中有涂层方阵型微织构试样相对于无涂层无织构试样的摩擦系数降低了42.8%,磨损速率降低了75.5%。机械加工的四种间距微织构随着织构间距的变小,其的摩擦系数先减少后增加。在固体MoS2润滑条件下,无涂层和有涂层织构间距500μm试样相较于无涂层无织构试样摩擦系数分别降低了81.3%、84.8%。WC-8Co硬质合金的磨损主要为磨粒磨损,微织构和涂层能在一定程度上减少试样的磨损,且在润滑摩擦试验时,织构试样与对磨副（Si3N4）之间能形成一层润滑膜,从而保护基体表面并降低摩擦系数。使用45号钢作为工件材料进行车削实验,测试了各种试样的干切削性能,并对其的磨损机理进行分析。结果表明,激光加工四种不同类型的微织构,通过切削试验比较了其无涂层和有涂层状态下的后刀面磨损宽度。无论是无涂层还是有涂层试样,方阵型织构试样的后刀面磨损宽度最小,且其加工工件表面粗糙度值最低。通过机械加工法制备的四种不同间距的微织构,无论是无涂层试样还是有涂层试样,随着织构间距的降低,试样后刀面磨损宽度逐渐变小,加工工件表面质量更佳。刀具的磨损机制主要有磨粒磨损、黏附磨损、扩散磨损和氧化磨损。微织构涂层刀具能减小刀具与工件的接触长度,减缓WC-8Co硬质合金刀具刃口氧化程度,降低氧化磨损和扩散磨损。

关键词：硬质合金表面微织构 TiAlCrSiN涂层界面结合强度切削性能

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表面微织构的超声滚压制备技术研究

表面微织构的超声滚压制备技术研究

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作者：王世杰山东大学

学位级别：硕士

超声滚压加工是一种新型的表面等材加工技术,结合了静压滚压和超声冲击两种加工形式,配合运动控制系统可以在表面形成可控的塑性变形,提高表面性能。目前常见的表面微织构制备技术有激光加工、微细电火花加工、磨料射流加工、离子蚀刻... 详细信息

超声滚压加工是一种新型的表面等材加工技术,结合了静压滚压和超声冲击两种加工形式,配合运动控制系统可以在表面形成可控的塑性变形,提高表面性能。目前常见的表面微织构制备技术有激光加工、微细电火花加工、磨料射流加工、离子蚀刻加工、光刻加工等,均为增减材加工。本文提出利用超声滚压进行微织构制备的新技术,通过有限元分析和试验两种方法,研究滚压工艺参数对织构表面形貌和性能的影响。建立了超声滚压制备表面微织构的有限元仿真模型,研究了超声滚压表面位移和残余应力的分布规律,分析其随滚压工艺参数的变化规律,结果表明:超声滚压表面形成了明显的沟槽形貌与材料堆积,生成了以压应力为主的残余应力层。滚压工艺参数中静压力对表面残余应力与位移影响最大,振幅影响较小,得出了最优参数为:静压力600N,振幅7μm,进给速度1000mm/min。设计了直线、同心圆和正弦三种形貌的微织构,利用超声滚压设备在304不锈钢和45#钢两种材料表面进行微织构制备,研究了滚压工艺参数对材料表面形貌的影响规律,结果表明:超声滚压试样表面均形成了稳定规则的微织构形貌,且随着步距增大,织构深度增加。45#钢表面织构形貌十分清晰,变形程度较小,且织构深度受步距影响较弱。304不锈钢变形程度较大,同时,由于“粘刀”现象形成了一定程度的表面损伤,这种损伤可以通过改变步距与织构形貌减小。受加工路径以及是否采用往复加工方式的影响,三种织构表面形貌的随步距的变化规律有着明显的差异。对超声滚压织构化表面的硬度、晶相和润湿性进行测试,分析滚压工艺参数对超声滚压织构化表面性能的影响规律,结果表明:超声滚压后的试样硬度均有着明显的增加,45#钢材料表面晶粒发生明显的细化,304不锈钢表面则发生了显著的奥氏体向马氏体的转化。两种材料表面硬度和晶相随滚压工艺参数变化规律也有着明显的差异,这源于两者在超声滚压时不同的变形强化机理。超声滚压织构化表面接触角相比基体有增大的趋势,304不锈钢接触角整体大于45#钢,两种材料下接触角随滚压工艺参数的变化有着一致性,而织构形貌对接触角的变化规律有着显著影响。

关键词：超声滚压表面微织构 304不锈钢有限元仿真残余应力

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表面微织构刀具干切削机理研究

表面微织构刀具干切削机理研究

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作者：郑国强福州大学

学位级别：硕士

环境友好的干切削技术是制造业所追寻的理想制造方式。然而缺少了切削液的冷却润滑作用会引起切削温度的急剧上升,导致刀具严重磨损,降低加工质量。摩擦学的研究表明,高性能微织构能使表面获得较好的减摩性、抗粘性和耐磨性。为减轻刀... 详细信息

环境友好的干切削技术是制造业所追寻的理想制造方式。然而缺少了切削液的冷却润滑作用会引起切削温度的急剧上升,导致刀具严重磨损,降低加工质量。摩擦学的研究表明,高性能微织构能使表面获得较好的减摩性、抗粘性和耐磨性。为减轻刀具磨损,将微织构应用在刀具表面。研究了表面微织构刀具的干切削机理,分析了限制其性能提高的因素。具体工作如下: 首先,基于金属切削理论和弯矩理论,建立了表面微织构刀具的切削力和切削温度数学模型,揭示了切屑的弯曲断裂机制,为微织构刀具设计奠定理论依据。理论分析发现,微织构可以改变刀具表面的接触情况,缩短刀-屑接触长度,进而降低切削力和切削温度。同时,能够减小抵抗切屑弯曲的弯矩,促进切屑的弯曲断裂。其次,进行了表面微织构刀具的切削仿真,研究了微织构几何参数变化对切削温度的影响,从而优化微织构几何尺寸。切削仿真结果显示,微织构刀具的切削温度低于光滑表面刀具,最大降幅为22.4%。在选定的几何参数范围内,切削温度随微织构与主切削刃间距的减小而降低,随微织构间距的增大先升高后趋于稳定,随微织构深度的增大先降低后趋于稳定,微织构宽度对其影响不明显。然后,研究了激光加工参数对加工尺寸的影响,建立了加工尺寸的预测模型,分析了激光加工对刀具表面性能的影响,确保加工精度符合设计要求。研究表明,激光加工参数对加工宽度的影响不明显,扫描次数和扫描速度对加工深度的影响显著。微织构刀具表面生成W2C和Co O,维氏硬度略有下降。最后,进行了微织构刀具的干车削试验,探究了微织构刀具的干切削机理,分析了限制其性能提高的因素。试验结果发现,在不同的切削速度下,微织构刀具的切削力更小,切屑弯曲半径更小,刀具磨损程度更轻,前刀面摩擦系数略微增大。通过环-块摩擦磨损试验,研究了衍生切削对微织构表面性能的影响。发现在微衍生切削下,微织构表面具有更小的摩擦系数和更低的磨损率。基于理论分析和试验验证,表面微织构刀具可以降低切削力,促进切屑的弯曲断裂,减小切屑与刀具的滑动长度,进而减轻刀具的磨损情况。在切削过程中,微织构的锋利边缘充当了微切削刃对切屑底部进行衍生切削,导致了前刀面摩擦系数的增加。因此,考虑衍生切削效应对微织构刀具的优化设计具有重要指导意义。

关键词：干切削表面微织构切屑断裂刀具磨损衍生切削

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表面微织构气体箔片轴承弹流润滑机理及特性研究

表面微织构气体箔片轴承弹流润滑机理及特性研究

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作者：陈强哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

动压气体箔片轴承因具备低摩擦、无污染、回转精度高、自适应性强、寿命长、抗冲击、稳定性好等诸多长处而被广泛研究,尤其适用于高速轻载机械,因此在诸多领域具有广阔的发展和应用前景。但动压气体箔片轴承本身仍存在许多不足,如箔片... 详细信息

动压气体箔片轴承因具备低摩擦、无污染、回转精度高、自适应性强、寿命长、抗冲击、稳定性好等诸多长处而被广泛研究,尤其适用于高速轻载机械,因此在诸多领域具有广阔的发展和应用前景。但动压气体箔片轴承本身仍存在许多不足,如箔片轴承在启动过程中箔片与轴颈存在摩擦,在转子起飞之前箔片结构易发生磨损破坏等。表面微织构技术为提高箔片轴承刚度与承载力、降低箔片磨损、增加系统阻尼提供了新的途径。但是将表面微织构技术应用于气体箔片轴承尚存诸多科学问题需要探索,如表面微织构提高摩擦学特性的机理尚不明确,表面微织构尺度较小,其流动特征与轴承内大尺度流动特征有所不同等。针对这些问题,本文以基于线性化玻尔兹曼方程的广义雷诺方程作为压力控制方程,建立了具有表面微织构特征的箔片轴承分析模型,通过Newton-Raphson迭代法和有限差分法对稳态广义雷诺方程进行求解,给出了表面微织构气体箔片轴承静态特性的求解方法,然后通过小扰动法和有限差分法求解广义雷诺方程,给出了表面微织构气体箔片轴承动力学特性的求解方程,奠定了全文的理论基础。在刚性表面及弹性表面条件下,通过分析无量纲气膜压力、厚度分布,研究了表面微织构的影响规律,分析了不同转速、微织构数量、微织构深度和偏心率时表面微织构对轴承静态特性的影响。在获得轴承静态特性的基础上,研究了上述四个参数变化时,表面微织构对轴承动力学特性的影响。结果表明,一定参数条件下,表面微织构可以改善刚性表面及弹性表面气体轴承性能。将表面微织构气体箔片轴承应用于涡轮泵转子系统中,根据轴承支反力计算了轴承动力学特性系数,建立了表面微织构轴承-转子系统有限元模型,并对其临界转速和不平衡响应进行了分析,结果表明:涡轮泵转子达到工作转速需跨两阶临界转速,工作转速附近无临界转速;涡轮泵转子系统不平衡响应幅值较小。本文为表面微织构技术应用于动压箔片轴承进行了初步探讨。

关键词：表面微织构动压气体箔片轴承静动特性弹流耦合转子系统动力学特性

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表面微织构MoN涂层的织构调控与摩擦学性能研究

表面微织构MoN涂层的织构调控与摩擦学性能研究

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作者：田芃涛西安理工大学

学位级别：硕士

随着我国航空航天、交通运输等高端制造业的快速发展,钛合金、不锈钢等高强韧材料的应用需求日益增加,但这些材料由于存在切削高温所导致的加工难题极大限制了其应用。同时,随着以高速干切削为代表的绿色加工制造技术的发展,刀具在切削... 详细信息

随着我国航空航天、交通运输等高端制造业的快速发展,钛合金、不锈钢等高强韧材料的应用需求日益增加,但这些材料由于存在切削高温所导致的加工难题极大限制了其应用。同时,随着以高速干切削为代表的绿色加工制造技术的发展,刀具在切削过程中因缺少冷却液而导致的摩擦氧化磨损问题也日益突出。在刀具表面制备自润滑涂层是提升其耐磨性能的有效手段之一,低摩擦系数与低磨损率的刀具涂层更能进一步满足实际生产环境的需要。针对于此,本文将有效降低摩擦系数的硬质自润滑涂层和表面微织构技术相结合,制备表面微织构化的硬质自润滑涂层,以进一步改善硬质自润滑涂层的摩擦学性能。本文采用磁控溅射掩膜板法构建金属微织构层+反应溅射磁控溅射沉积MoN涂层的两步法,在M2高速钢和单晶Si基材上分别制备不同微织构深度和不同微织构面积率的微织构MoN涂层。研究了微织构深度及微织构面积率变化对MoN涂层的微观结构、力学和摩擦学性能的影响,探讨了微织构MoN涂层的摩擦磨损机制。研究结果表明: 采用两步法制备的微织构MoN涂层表面均为形状规则且排列整齐的凸台型微织构阵列。表面微织构MoN涂层和无织构MoN涂层均由面心立方结构的Mo2N相构成,随着微织构深度由300nm增加至900nm,表面微织构MoN涂层由(111)择优取向逐渐转变为(200)择优取向,涂层择优取向的转变与微织构深度增加对凸台区域离子镀效果的强化及沉积粒子表面迁移率的增加有关。微织构MoN涂层的硬度和弹性模量随微织构深度的增加呈现增加趋势,在微织构深度为900 nm时达到最大值硬度35.93 GPa、弹性模量为438.51 GPa。表面微织构MoN涂层的摩擦系数和磨损率均随微织构深度的增加呈现下降趋势,摩擦系数最小值较无织构MoN涂层的0.37下降至0.27,比磨损率降低约79%。其减摩的主要因素为微织构MoN涂层较无织构MoN涂层与WC-Co6%硬质合金对磨时摩擦接触区实际接触面积的减小及Mo的氧化物MonO3n-1润滑相的生成。当微织构MoN涂层的面积率由40%增加至60%,表面微织构MoN涂层由(200)择优取向逐渐转变为(111)择优取向。面积率的改变对微织构MoN涂层的硬度影响较小,不同面积率的微织构MoN涂层的硬度均为35GPa左右。微织构MoN涂层与WC-Co6%硬质合金对磨时,随着微织构面积率的增加摩擦系数均呈下降趋势,涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,减摩效果较好。与304不锈钢对磨时,微织构MoN涂层的摩擦系数较无织构MoN涂层降低了 23%,微织构涂层的摩擦系数则随面积率的增加而增大。而与TC4钛合金对磨时,涂层的磨损机制以黏着磨损为主,黏着层减弱了微织构减小摩擦接触面积的作用,致使微织构涂层摩擦系数的降幅随面积率的增加而减小。与不同摩擦副对磨时,表面微织构MoN涂层的减摩效果不但取决于微织构参数所决定的摩擦接触面积减小和存储磨屑的效果,还取决于及摩擦磨损过程中摩擦膜的组成与形态。

关键词： MoN涂层表面微织构硬度摩擦学性能

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表面微织构刀具切削钛合金的切削性能及磨损机理研究

表面微织构刀具切削钛合金的切削性能及磨损机理研究

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作者：陈鸿运合肥工业大学

学位级别：硕士

钛合金作为一种难加工材料,对其切削加工的研究一直是金属切削的重要课题之一。现有的研究发现将表面微织构技术应用在金属切削刀具上可以减小刀屑间的摩擦,延缓刀具磨损,提高刀具的切削性能。本文以现有对表面微织构刀具的研究成果作... 详细信息

钛合金作为一种难加工材料,对其切削加工的研究一直是金属切削的重要课题之一。现有的研究发现将表面微织构技术应用在金属切削刀具上可以减小刀屑间的摩擦,延缓刀具磨损,提高刀具的切削性能。本文以现有对表面微织构刀具的研究成果作为指导,在切削液润滑条件下对TC6钛合金进行切削,研究表面微织构对刀具切削性能和磨损的影响：(1)选取微凹坑深度、直径、面积占有率以及织构与主切削刃的距离作为织构因素,设计微织构构型,利用激光加工技术在刀具前刀面上加工微凹坑织构,并介绍制备试验用织构刀具的过程。(2)使用无织构刀具在切削液润滑条件下切削TC6时发现,切削用量影响切削力最大的是切削深度,切削速度的影响最小；切削用量影响表面粗糙度最大的是进给量,切削深度的影响最小(3)刀具带有合适的表面织构可以提高其切削性能,其中凹坑直径、面积占有率和织构与主切削刃的间距共同作用降低刀具的切深抗力和进给抗力；较浅的凹坑深度在存储切削液减轻刀屑间摩擦的同时,又能保证刀具强度,避免加工系统振动,提高已加工工件的表面质量。(4)织构刀具后刀面的磨损量小于无织构刀具,织构刀具前刀面在靠近工件外表面处的磨损较严重,但刀尖圆弧和切削刃较完整,刀具耐用度更高；切削进行一段时间后,凹坑内切削液和气泡的减摩、承力作用明显,使刀具切削力各分量降低；造成刀具磨损的原因主要有粘结磨损、化学磨损以及扩散磨损。带有合适织构构型的刀具有抗粘结磨损的能力。本文旨在研究表面微织构PCBN刀具切削TC6钛合金性能的影响,结果表明表面微织构技术能够改善刀具切削钛合金的性能,提高刀具耐用度。本论文的完成丰富了表面微织构技术应用于钛合金切削的实践依据,并为提高超硬刀具切削性能提供了新的线索,具有一定的参考价值。

关键词：表面微织构 PCBN刀具 TC6钛合金切削性能磨损机理

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表面微织构硬质合金刀具干切削性能研究

表面微织构硬质合金刀具干切削性能研究

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作者：苏闯南湖南科技大学

学位级别：硕士

由于切削液的使用对环境和操作工人产生危害,使得干切削的应用越来越广泛,但干切削导致剧烈地摩擦和粘附,使刀具寿命降低,并影响加工质量。具有一定表面微观结构的非光滑摩擦表面(表面织构)往往具有更小的摩擦力,将表面织构应用于刀具... 详细信息

由于切削液的使用对环境和操作工人产生危害,使得干切削的应用越来越广泛,但干切削导致剧烈地摩擦和粘附,使刀具寿命降低,并影响加工质量。具有一定表面微观结构的非光滑摩擦表面(表面织构)往往具有更小的摩擦力,将表面织构应用于刀具切削过程中,可以实现刀具的减摩抗磨,但其对干切削过程的影响机理仍不清楚。为了提高刀具切削性能,本文从探究表面微织构影响干切削过程的机理出发,综合运用力学、材料学、现代切削理论,结合有限元分析和切削实验,对表面微织构刀具的设计、制备和切削性能等方面开展研究工作。论文主要研究内容如下:(1)对无织构和微织构刀具非自由斜角切削45钢的过程进行有限元分析,对比分析了MT-0、MT-45、MT-90和MT-135刀具的切削力、切削温度和刀具应力,结果表明微织构的存在改变了刀具的切削温度和应力分布;研究了不同宽度、深度和间距的微织构对刀具的切削温度和应力的影响,分析了切削速度、进给量和背吃刀量对微织构刀具切削温度和应力的影响;研究了微织构引起的“二次切削”现象,结果表明较小的微织构宽深比可避免此现象的产生。(2)采用激光加工技术制备出MT-0、MT-45、MT-90和MT-135刀具,将其后处理并对其形貌进行检测。开展了微织构刀具的干切削实验,分析了微织构形态对刀具三向切削力、前刀面平均摩擦系数、前刀面形貌的影响,研究了无织构刀具和MT-135刀具的切削力和前刀面平均摩擦系数随微织构深度和间距、切削速度、进给量和背吃刀量的变化。(3)研究了微织构形态对切屑形貌的影响,对其形成过程及卷曲方式进行分析,探讨了微织构刀具的切屑形成机理,揭示了表面微织构影响干切削过程的机理。在切削过程中,微织构减小了刀-屑实际接触长度,有利于降低切削力和切削温度;微织构可以存储刀-屑摩擦界面的碎屑,减小犁沟效应,从而减小摩擦和刀具磨损。

关键词：表面微织构硬质合金刀具有限元分析干切削

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表面微织构PCBN刀具干式车削钛合金的切削性能研究

表面微织构PCBN刀具干式车削钛合金的切削性能研究

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作者：胡恺星长春大学

学位级别：硕士

钛合金因其拥有优异的物理、化学、机械性能被广泛用于航天航空、飞机制造、船舶等领域。但钛合金因其材料特性一直被视为难切削材料,因此如何有效提高钛合金的切削效率一直都是切削加工的研究热点。由于仿生摩擦学的发展,发现在刀具的... 详细信息

钛合金因其拥有优异的物理、化学、机械性能被广泛用于航天航空、飞机制造、船舶等领域。但钛合金因其材料特性一直被视为难切削材料,因此如何有效提高钛合金的切削效率一直都是切削加工的研究热点。由于仿生摩擦学的发展,发现在刀具的前刀面进行合理的微织构可以有效减少切削加工时刀屑接触面积,改善刀屑界面间的摩擦,减小切削力。本文以提高刀具的切削性能为研究方向,在干式切削条件下进行钛合金的切削加工,研究微织构对刀具切削性能的影响:(1)研究不同的切削参数对刀具切削性能的影响。使用无织构PCBN刀具干式切削钛合金,分析切削参数对切削力和已加工工件表面粗糙度的影响,发现切削参数中对切削力影响最大的是背吃刀量,对已加工工件表面粗糙度影响最大是进给量,综合考虑切削力和工件的表面粗糙度选出最佳切削参数。(2)选取凹槽宽度、间距、与切削刃所成的角度、与切削刃的距离作为织构因素,利用有限元仿真软件进行微织构PCBN刀具干式切削钛合金TC4试验,分析不同凹槽织构参数对切削力和切削温度的影响,并根据试验结果进一步优化凹槽织构,进行对比试验,发现优化后的织构刀具与无织构刀具相比可以有效降低切削温度和切削力。(3)利用激光加工技术完成凹槽织构的加工,利用织构PCBN刀具完成切削试验,分析在实际切削中不同的凹槽织构参数对切削力和已加工工件表面粗糙度的影响,发现凹槽间距对主切削力的影响最大,主要是凹槽间距对刀具前刀面的强度有较大影响;对已加工工件表面粗糙度影响最大是凹槽宽度,合适的凹槽宽度会在切削时发生二次“切削”,有利于断屑提高工件表面质量。根据切削力的试验结果进行参数优化,得到新的织构刀具,进行切削对比试验,试验发现优化后的织构刀具与无织构刀具相比可以有效降低切削力、降低已加工工件表面质量、减小刀具磨损。本文主要是为了探究微织构PCBN刀具在切削钛合金时的切削性能,运用仿真和试验相结合的方式有效证明了微织构技术确实可以改善PCBN刀具的切削性能。本文为PCBN刀具在切削性能的优化提供了思路,为提高钛合金的切削效率提供了参考,丰富了微织构技术的研究。

关键词：表面微织构 PCBN刀具钛合金TC4 切削性能

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超声加工制备表面微织构及使役性能研究进展

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金刚石与磨料磨具工程 2023年第4期43卷 401-416页

作者：别文博赵波陈凡王晓博赵重阳牛赢平顶山学院电气与机械工程学院河南平顶山467000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003

超声加工作为一种调控外部能量输入的有效途径,被广泛应用于表面成形改性制造中,通过对界面能量的精准调控,可以实现表面微织构的制备。为促进超声加工技术在表面微织构制备及提高零件使役性能方面的应用,首先,对目前表面织构制备的方... 详细信息

超声加工作为一种调控外部能量输入的有效途径,被广泛应用于表面成形改性制造中,通过对界面能量的精准调控,可以实现表面微织构的制备。为促进超声加工技术在表面微织构制备及提高零件使役性能方面的应用,首先,对目前表面织构制备的方法进行对比分析,重点对超声微织构制备的加工方法进行综合评述,分别从不同的振动形式及超声维数分析超声车削、铣削、磨削及超声强化制备表面微织构的特点,并就各工艺应用的局限性及亟须解决的关键问题进行总结。其次,根据各加工工艺制备的表面微织构,分别从摩擦性能、润湿性能及结构色调控等使役性能方面进行分析,主要对表面织构的摩擦磨损、摩擦系数、承载能力、接触性能和光学性能调控等内容进行阐述,结果表明超声加工制备的表面微织构在一定程度上能够提高零件耐磨性,改善表面的亲疏水状态,并能够获得相关的光学功能特性。最后,鉴于目前研究过程中有待深入的方面,对超声加工表面微织构的制备及使役性能进行展望。

关键词：超声加工表面微织构使役性能摩擦性能润湿性能

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Cr12MoV模具钢表面微织构润滑减阻研究

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摩擦学学报 2024年

作者：刘傲郭春海崔佩娟侯占林张文武黄玉平中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心宁波大学机械工程与力学学院北京精密机电控制设备研究所控制执行机构技术创新中心

表面微织构在润滑减阻方面具有优秀的性能表现，被广泛应用于轴承润滑、刀具减阻等领域。Cr12MoV模具钢为航天机电伺服机构中的重要材料之一，为降低其相对接触面的摩擦阻力、提升机构的传动效率和可靠性，通过ANSYS Fluent软件进行流... 详细信息

表面微织构在润滑减阻方面具有优秀的性能表现，被广泛应用于轴承润滑、刀具减阻等领域。Cr12MoV模具钢为航天机电伺服机构中的重要材料之一，为降低其相对接触面的摩擦阻力、提升机构的传动效率和可靠性，通过ANSYS Fluent软件进行流体力学仿真，分析不同微织构对摩擦副润滑性能的影响，并采用飞秒激光加工模具钢表面微织构，结合摩擦磨损试验进一步研究其织构化处理的最优织构形貌。研究发现：菱形形貌的织构能够更有效地诱导和增强流体的涡旋等不规则运动，增大惯性效应及空化效应的影响；在试验温度为40℃的条件下，摩擦副表面间的相对速度对Cr12MoV模具钢的摩擦润滑性能影响较大，负载、织构形貌及织构间距影响较小；最优菱形织构参数相较于无织构表面减阻率达37.74%。

关键词：表面微织构润滑减阻计算流体力学飞秒激光加工空化效应

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