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仪器仪表学报 2023年第4期44卷 284-295页

作者：佟欣王守猛哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

针对织构涂层复合工艺对硬质合金表面改性时存在消极振动的问题,提出一种基于织构涂层表面摩擦振动行为的解析方法来探索织构涂层复合工艺改性效果。因此,搭建了微织构AlSiTiN涂层硬质合金-钛合金磨盘摩擦磨损试验平台,基于短时傅里叶变... 详细信息

针对织构涂层复合工艺对硬质合金表面改性时存在消极振动的问题,提出一种基于织构涂层表面摩擦振动行为的解析方法来探索织构涂层复合工艺改性效果。因此,搭建了微织构AlSiTiN涂层硬质合金-钛合金磨盘摩擦磨损试验平台,基于短时傅里叶变换(STFT)与灰度算法对摩擦振动变化规律性映射和振动行为平稳时段进行了获取,进而分析了微织构AlSiTiN涂层工艺参数对硬质合金的改性效果。试验研究得出了微织构及AlSiTiN涂层对硬质合金表面耐磨改性效果最为积极的时间段,即自接触摩擦起第5~25 min的稳定作用时期,得出微织构及AlSiTiN涂层参数对硬质合金表面改性的影响机理,优选该复合改性方法抑制硬质合金表面消极摩擦振动的工艺参数,为提升硬质合金表面性能研究提供新思路。

关键词：织构涂层硬质合金摩擦振动短时傅里叶变换灰度算法

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激光微织构WC-Co涂层刀具的性能研究

激光微织构WC-Co涂层刀具的性能研究

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作者：李玉弟江苏大学

学位级别：硕士

为了提高刀具的综合使用性能,常常需要对刀具进行表面处理。目前,各种涂层技术在刀具表面已经得到广泛的应用,而且催生出一系列高端刀具产品。激光微织构技术因其独特的优势,近年来一些国内外学者,开始在刀具表面开展相关开拓性、探索... 详细信息

为了提高刀具的综合使用性能,常常需要对刀具进行表面处理。目前,各种涂层技术在刀具表面已经得到广泛的应用,而且催生出一系列高端刀具产品。激光微织构技术因其独特的优势,近年来一些国内外学者,开始在刀具表面开展相关开拓性、探索性研究工作,并取得一些令人鼓舞的初步成果。激光微织构技术和表面涂层在刀具表面同时应用的方式,以及带来的集成增益效果,则令人充满好奇和期待。为此,本文尝试将激光微织构技术与表面涂层沉积技术相结合,通过模拟仿真和实验研究方法,来考察、验证激光织构技术集成表面涂层技术,对刀具切削性能的影响与效果。本文主要内容研究内容如下。(1)在金属切削理论的基础上,利用ABAQUS仿真软件建立二维切削仿真模型,考察了在相同切削工况下,两种不同织构形貌涂层刀具的切削力、切削温度等切削性能。从仿真结果可知:毛化织构涂层刀具的应力集中和温度集中现象突出,主要集中在毛化形貌凸起区域,其他区域的应力和温度分布比凹腔织构的更均匀。(2)系统开展了硬质合金材料表面的激光毛化工艺实验研究,获得单脉冲能量和脉冲次数对毛化形貌尺寸的影响规律。在此基础上,制备微织构刀具试样;利用磁控溅射设备,在刀具表面沉积TiAlN涂层,并用电子显微镜、硬度仪和X-射线测量涂层相关性能。结果显示:微织构形貌对涂层的硬度几乎没有影响,但能减小基材表面的残余应力。(3)利用上述工艺试验结果参数,制备凹腔织构涂层刀具和毛化织构涂层刀具,并将两种织构涂层刀具与未织构涂层刀具试样,进行了系统切削性能对比实验。实验结果表明:在不同切削速度下,两种织构涂层刀具的切削力、切削温度以及切屑卷曲性能都优于未织构涂层刀具;在相同切削速度下,微织构形貌对刀具的切削性能影响比较小,但都比未织构涂层刀的切削性能优越。

关键词：织构涂层切削仿真毛化涂层刀切削性能

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滚动轴承摩擦副微织构表面摩擦学技术及性能研究

滚动轴承摩擦副微织构表面摩擦学技术及性能研究

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作者：许洪山江苏大学

学位级别：硕士

滚动轴承作为机械的关节,是用来支承轴及轴上零件回转的重要元件。随着现代科学技术和工业的迅速发展,传统的润滑方式已很难满足滚动轴承在特殊工况下正常工作的润滑要求。本文为了提高滚动轴承表面的摩擦学性能,延长其使用寿命,通过对... 详细信息

滚动轴承作为机械的关节,是用来支承轴及轴上零件回转的重要元件。随着现代科学技术和工业的迅速发展,传统的润滑方式已很难满足滚动轴承在特殊工况下正常工作的润滑要求。本文为了提高滚动轴承表面的摩擦学性能,延长其使用寿命,通过对滚动轴承摩擦副表面进行激光微织构以及涂层技术的复合处理,深入探究油润滑条件下滚动轴承的摩擦学性能及其磨损机理。首先以油润滑条件下的圆柱滚子轴承为研究对象,建立圆柱滚子轴承的弹流润滑理论数学模型,对方程采用有限差分法进行离散化,并对圆柱滚子轴承表面油膜压力分布进行数值求解,分析其润滑效果与微织构几何形貌参数的规律。通过激光设备在M50NiL轴承钢表面开展微织构工艺实验,研究了微织构的几何形貌与脉冲重复次数、单脉冲能量等激光参数的影响规律。其次,在油润滑条件下,选用滚动摩擦副研究了M50Ni L轴承钢的摩擦学性能与其表面织构形貌参数以及载荷、转速等工况参数的规律。最后,对M50NiL轴承钢试样进行了激光微织构和涂层复合处理,探索了其摩擦学性能与凹坑密度、载荷、转速等因素的规律,并研究了不同表面处理方式对滚动摩擦副润滑性能的影响规律,进一步研究了微织构涂层表面油润滑的减摩耐磨机理,并得到了以下结论:(1)经过激光微织构的圆柱滚子轴承表面的油膜平均无量纲—压力,随着载荷和转速的增大而上升;当微织构深度为8μm,直径为80μm时,油膜平均无量纲压力随着面积占有率的逐渐增大先上升后下降。(2)微织构深度的大小受重复次数的影响较大,随着重复次数的增加而增大;微织构直径的大小受单脉冲能量的影响较大,随着能量的增大而增大。(3)在油润滑条件下,随着微织构密度的增大,滚动摩擦副表面的摩擦系数先下降后上升,其表面的润滑效果在织构密度为15%时最佳;随着织构深度的增大先下降后上升,在织构深度为8μm时取得较佳的润滑性能;随着载荷的提高出现先降低最终趋于稳定的趋势;随着转速的提高出现先逐渐上升最终趋于稳定的趋势。(4)在油润滑条件下,随着织构密度的增大,经过激光和涂层复合处理的滚动摩擦副表面的摩擦系数先下降后上升,其表面的润滑效果在织构密度为10%时最佳;随着载荷的提高呈现出先降低并最终趋于稳定;随着转速的增大而逐渐增大并最终趋于稳定;相比仅经过织构处理或者涂层处理的试样,表面经织构化并涂层的油润滑试样表现出较佳的减摩耐磨效果。

关键词：滚动轴承数值分析油润滑织构涂层减摩耐磨

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