抛光垫表面织构化的摩擦学性能研究

作     者：张小康 施晨淳 叶文彬 方浩 李锦棒 于爱兵 

作者机构：芜湖市产业创新中心 合肥工业大学材料科学与工程学院 宁波大学机械工程与力学学院 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51875294) 浙江省自然科学基金项目(LQ23E050009) 浙江省教育厅一般科研项目(Y202248962) 浙江大学工业控制技术全国重点实验室开放课题(ICT2023B36) 

主　　题：表面织构化 抛光垫 耐磨性 摩擦 材料去除 磨粒 

摘      要：目的 研究表面织构化对抛光垫耐磨性的影响规律，分析材料去除增强机制，为提高抛光垫服役寿命并优化气囊抛光加工效率奠定基础。方法 采用激光打标机在抛光垫表面分别制备沟槽、圆凹坑和三角形阵列织构，利用摩擦磨损试验机进行有/无抛光膏条件下织构抛光垫的摩擦学试验，使用高速摄影机记录试验过程，应用光学显微镜和共聚焦显微镜分析抛光垫和GCr15对摩球的表面形貌特征。结果 无抛光膏的干摩擦条件下，三种织构抛光垫的耐磨性均有较大改善，且摩擦系数也有不同程度的下降，但对摩球表面划痕既窄又浅，材料去除量轻微；添加抛光膏的湿摩擦条件下，有/无织构抛光垫的磨损量与摩擦系数均未呈现显著差别，但织构抛光垫的对摩球配副表面犁沟既宽又深，材料去除明显。结论干摩擦条件下，织构抛光垫的材料去除机理为织构的弹性撞击作用，去除效果轻微；湿摩擦条件下，织构抛光垫的材料去除机理为织构对抛光膏的储存功能与硬质磨粒对材料表面剪切划擦的综合作用，去除效果显著，但须合理设计织构参数以平衡摩擦界面内有效磨粒总数与真实接触面积间的耦合关系，进而获取最优的材料去除能力。表面织构技术具有改善抛光垫耐磨性，降低界面摩擦系数并增强材料去除率的应用潜力。