高溫摩擦試驗機的研制及超高強鋼高溫摩擦界面行為研究.pdf

1、高溫摩擦現(xiàn)象普遍存在于人們的生產(chǎn)生活中，研究其摩擦學(xué)的行為機理對于改善熱接觸問題意義重大。為了對高溫下的摩擦磨損現(xiàn)象及機理進行探究，并能分析不同工況環(huán)境和材料等因素對界面摩擦磨損的影響，運用高溫摩擦試驗機進行實驗研究是必不可少的環(huán)節(jié)。本文以進行超高強鋼熱成形界面摩擦磨損試驗為目標(biāo)，設(shè)計了一臺結(jié)構(gòu)精簡，性價比高，并可在高溫下模擬旋轉(zhuǎn)運動形式的銷-盤摩擦試驗機。論文的主要工作有:
　　(1)首先，根據(jù)高溫摩擦實驗的要求和需要測量參數(shù)設(shè)

2、計出試驗機整體方案，并結(jié)合了各個部件結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，介紹了實驗機的工作原理。該高溫摩擦試驗機可對如下工況條件進行模擬:主軸轉(zhuǎn)速0～200r/min;加載范圍0～60N;加熱溫度室溫～1000℃;可測量摩擦系數(shù)0.01～2;模具直徑1～15mm;試樣厚度0.5～10mm。
　　(2)其次，對試驗機機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括試樣盤轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)、模具銷升降加載結(jié)構(gòu)、加熱及散熱系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計，利用solidworks對試驗機零部件進行了三維建模并

3、完成了相應(yīng)裝配，根據(jù)三維模型對試驗機各結(jié)構(gòu)工作過程及原理作了介紹。試驗機控制系統(tǒng)也進行了初步設(shè)計，主要包括運動控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制。試驗機通過使用西門子PLC來控制伺服系統(tǒng)進行載荷加載和銷盤轉(zhuǎn)動，也可控制高頻感應(yīng)加熱器對試樣的加熱溫度，較高精度的三維力傳感器用來測量摩擦力和加載力，測溫儀實時測試試樣溫度，力和溫度數(shù)值會反饋給PLC構(gòu)成PID閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　(3)采用自行研制的試驗機開展高溫條件下超高強鋼摩擦界面行為特性

4、的研究，從宏微觀角度理解和分析高溫接觸界面的摩擦學(xué)機理。結(jié)果如下:在一定范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)隨著載荷或轉(zhuǎn)速的增大逐漸減小，低載低速不利于摩擦系數(shù)的穩(wěn)定，隨著溫度的升高，摩擦系數(shù)先增大再逐漸減小，但相對常溫都大幅增加;500℃時，摩擦界面的破壞形式以犁溝和擠壓剝落為主，磨損機制以氧化磨損與磨粒磨損為主，磨損量隨著載荷、轉(zhuǎn)速的增大而逐漸增大;不同的溫度對試樣材料物性影響極大，導(dǎo)致界面磨損機制發(fā)生變化，其隨著溫度的升高，逐漸從磨粒磨損演變到粘滯磨