温成形界面的干粉润滑及其传热特性试验与分析

发布时间：2017-08-13 16:39

  本文关键词：温成形界面的干粉润滑及其传热特性试验与分析

  更多相关文章： 颗粒流润滑 摩擦系数 润滑膜 稳态法 接触换热系数

【摘要】：温成形是介于冷成形和热成形之间的一种金属加工方法。在温成形过程中,由于需要达到一定的温度且压力较大,传统的润滑油已不能满足要求,而颗粒流润滑适应极端工况的特性使其在温成形中广泛应用。本文在0-160℃环境温度下利用石墨粉研究了颗粒流润滑的摩擦特性,并运用稳态法测量了带有粉末中间层的界面接触换热系数,为颗粒流润滑过程中摩擦副间传热问题提供参考。 首先,采用了多功能环境可控摩擦磨损试验机进行颗粒流润滑特性试验研究,并对上试样的形状结构进行了改进设计,从而实现粉末可以持续的进入摩擦副。根据试验过程中摩擦系数变化以及对试验后润滑膜表面状况、试验前后石墨粉拉曼光谱情况对颗粒流润滑状况作出分析评价。试验结果表明：颗粒流润滑在低载荷情况下,能正常工作,磨损不严重；适当增加载荷,摩擦系数会降低,但是表面磨损会加重；适当增加转速可以有良好的减摩效果；同等载荷的情况下,提高转速会加速磨损。随着温度的升高,形成润滑膜的质量也变好,摩擦系数降低。由试验过程中试样的表面温度场可知,上下试样存在一定的温度差,润滑膜有隔热效果。 其次,用稳态法研究了温度、载荷、中间层厚度对带有石墨和三氧化二铝粉末中间层的H62铜合金和45号钢之间的接触换热系数的影响。测量结果表明：在压力和中间层厚度一定的时候,随着温度的升高,带有石墨中间层的界面接触换热系数先升高再降低,带有三氧化二铝中间层的界面接触换热系数是持续升高的。在温度和中间层厚度一定时,随着载荷的增加,带有石墨层和三氧化二铝层的界面接触换热系数都是先缓慢增加,后急剧增加,根据推测最后会趋于平缓；在载荷和温度一定时,带有三氧化二铝中间层的界面接触换热系数随中间层的厚度的增加而降低；带有石墨中间层的界面接触换热系数随着中间层厚度的增加而增加。根据稳态法的原理推导得到了三氧化二铝粉末导热系数随温度的变化曲线。随着温度的升高,三氧化二铝粉末的导热系数略有升高,温度对其导热系数的影响较小。
【关键词】：颗粒流润滑 摩擦系数 润滑膜 稳态法 接触换热系数
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124;TH117
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 插图清单13-15
• 表格清单15-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 概述16
• 1.2 颗粒流润滑特性研究16-20
• 1.2.1 颗粒流润滑的应用16-17
• 1.2.2 颗粒流润滑研究现状17-20
• 1.2.2.1 颗粒流润滑的试验研究17-18
• 1.2.2.2 颗粒流润滑的理论研究和仿真18-20
• 1.3 界面热量传递研究20-22
• 1.3.1 界面热量传递的国外研究现状20-21
• 1.3.2 界面热量传递的国内研究现状21-22
• 1.4 课题来源22
• 1.5 本论文的研究内容及意义22-23
• 第二章 颗粒流润滑摩擦特性试验研究23-50
• 2.1 导言23
• 2.2 试验设备及实验方案23-30
• 2.2.1 试验设备23-28
• 2.2.1.1 环境可控多功能摩擦磨损试验机23-24
• 2.2.1.2 Talysurf CCI Lite三维表面轮廓仪24
• 2.2.1.3 Thermo VisionTM A40-M红外热像仪24-26
• 2.2.1.4 显微镜26-27
• 2.2.1.5 试验试样27-28
• 2.2.2 试验材料28
• 2.2.3 试验方案28
• 2.2.4 实验步骤28-30
• 2.3 载荷对粉末润滑特性的影响30-35
• 2.3.1 载荷对摩擦系数的影响(100r/min)30-31
• 2.3.2 载荷对表面润滑膜的影响31-34
• 2.3.3 不同载荷下摩擦磨损表面拉曼光谱分析34-35
• 2.4 载荷对粉末润滑影响的总分析35-39
• 2.4.1 不同转速下摩擦系数随载荷的变化35-37
• 2.4.2 转速对摩擦副表面膜的影响37
• 2.4.3 不同转速下摩擦磨损表面拉曼光谱分析37-39
• 2.5 载荷和速度对粉末润滑影响的状态图39-40
• 2.6 温度对颗粒流润滑摩擦特性的影响40-47
• 2.6.1 温度对摩擦系数的影响40-42
• 2.6.2 温度对表面润滑膜的影响42-43
• 2.6.3 下试样表面形貌43-44
• 2.6.4 表面元素分析44-45
• 2.6.5 不同温度下磨损表面拉曼分析45-47
• 2.7 表面温度场随时间的变化47-48
• 2.8 本章小结48-50
• 第三章 三体界面接触换热系数理论研究50-55
• 3.1 接触热阻及接触换热系数50-52
• 3.1.1 材料热阻50-51
• 3.1.2 界面接触热阻的定义51-52
• 3.2 接触换热系数的影响因素52-53
• 3.3 接触界面换热模型53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 粉末介质润滑界面传热特性研究55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 试验原理及试验方法55-60
• 4.2.1 试验原理55-57
• 4.2.2 试验装置和实验方案57-60
• 4.2.2.1 试验装置57-58
• 4.2.2.2 试件设计58-59
• 4.2.2.3 试验步骤59-60
• 4.3 具有润滑层的接触换热系数结果分析60-67
• 4.3.1 界面接触温度对带有中间层的接触换热系数的影响60-62
• 4.3.2 界面接触载荷对带有中间层的接触换热系数的影响62-64
• 4.3.3 粉末层厚度对带有中间层的接触换热系数的影响64-65
• 4.3.4 中间层物质的导热系数计算65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 总结68-69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵兰萍,徐烈,李兆慈,孙恒;固体界面间接触导热的机理和应用研究[J];低温工程;2000年04期

2 饶荣水;固体表面之间接触热阻的辨识研究[J];工业加热;2003年02期

3 李红献;王伟;刘q;席寅虎;;载荷对面接触摩擦副粉末润滑膜影响的实验研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2009年03期

4 周文英;齐暑华;涂春潮;赵红振;吴波;;导热硅橡胶复合材料研究[J];航空材料学报;2007年01期

5 鲍德松,张训生;颗粒物质与颗粒流[J];浙江大学学报(理学版);2003年05期

6 王玲芳;;含中间填料的接触热导计算模型研究[J];铝加工;2006年02期

7 季顺迎;;非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程[J];力学学报;2007年02期

8 雒晓卫,于溯源,盛选禹,何树延,张振声;温度对10MW高温气冷堆用石墨摩擦性能的影响[J];摩擦学学报;2004年05期

9 王伟;刘q;;颗粒流润滑的现状和展望[J];摩擦学学报;2008年06期

10 王伟;刘小君;焦明华;李红献;刘q;;基于面接触的粉末润滑实验研究[J];润滑与密封;2007年11期

，

本文编号：668315