電樞—軌道載流滑動(dòng)接觸面摩擦磨損研究.pdf

1、電磁軌道發(fā)射技術(shù)中轉(zhuǎn)捩是影響電磁發(fā)射性能的重要現(xiàn)象。電樞與軌道滑動(dòng)電接觸面上的磨損對(duì)接觸面形貌和電樞結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生明顯影響,研究磨損和電樞-軌道接觸面的接觸電阻和滑動(dòng)摩擦系數(shù)對(duì)研究轉(zhuǎn)捩和抑制轉(zhuǎn)捩的方法有重要意義。
　　通過對(duì)電磁發(fā)射實(shí)后電樞表面狀態(tài)的微觀分析,對(duì)電樞與軌道接觸面在電磁發(fā)射過程中產(chǎn)生的磨損機(jī)制進(jìn)行了分析研究。在對(duì)不同機(jī)制的典型形貌和成因進(jìn)行歸納的基礎(chǔ)上,將電樞表面的磨損分為非熔化磨損和熔化磨損兩類。
　　針對(duì)不同磨

2、損的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),測(cè)量兩類磨損的大小及相應(yīng)的接觸電阻、滑動(dòng)摩擦系數(shù),分析其受滑動(dòng)電接觸面上主要控制參數(shù)如電流、接觸壓力等的影響規(guī)律。
　　采用載流摩擦試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),測(cè)量了6063鋁合金和7075鋁合金材料在銅盤上不同載荷下的磨損狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,非熔化磨損隨載荷和電流的增大有一定增長,銷釘在銅盤上產(chǎn)生的平均鋁痕厚度為0.1～0.5μm。無電流時(shí)鋁合金和銅接觸副的滑動(dòng)摩擦系數(shù)隨壓強(qiáng)增長有增加,直到達(dá)到0.3左右;

3、在加載電流時(shí)從0.3左右下降到0.1～0.15范圍。載流摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)在低于4A/mm2電流密度的情況下可以比較好地達(dá)到研究非熔化磨損的目的。
　　采用特別設(shè)計(jì)的電樞進(jìn)行電磁發(fā)射實(shí)驗(yàn),將電樞表面產(chǎn)生的磨損集中為熔化磨損,研究熔化磨損受加載電流不同和接觸面積不同的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,電流幅值越高,電樞與軌道接觸面的熔化磨損越快。采用軌道上鋁痕的平均厚度表征電樞的磨損速度。實(shí)驗(yàn)中熔化磨損的平均鋁痕厚度在3～11μm范圍內(nèi)。對(duì)6061鋁

4、合金和黃銅軌道,平均鋁痕厚度與接觸面上電流密度的平方呈現(xiàn)為線性關(guān)系,比例系數(shù)約為0.88×10-6μm/(A2·mm-4)。
　　基于電樞表面磨損完全是熔化磨損的假設(shè),對(duì)電樞表面在電磁發(fā)射過程中的熱傳導(dǎo)過程做出分析,認(rèn)為電樞的熔化磨損吸收了電樞在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)與軌道接觸面上產(chǎn)生的大量熱量,另一部分則在接觸中傳導(dǎo)進(jìn)軌道?；谝陨霞僭O(shè),推導(dǎo)了電磁發(fā)射過程中電樞-軌道界面上的熱力學(xué)方程,建立起熔化磨損量與發(fā)射參數(shù)、電樞軌道材料參數(shù)的關(guān)系。