浸渍石墨材料与氮化钢配对的摩擦学特性研究

发布时间：2020-04-17 01:32

【摘要】：机械密封具有良好的密封性能、可靠性高、寿命长等优点,在航空液压柱塞泵中得到了较为广泛的应用。目前航空液压柱塞泵要求能够在高压、高转速、大温差及高加速度等恶劣工况下,能长时间稳定运行。所以液压泵必须具备可靠的轴封来防止液压介质的泄漏。因此摩擦副材料的选择成为了一个十分关键的问题。开展对磨副材料的摩擦学特性研究是具有重要理论价值及工程意义的。本文利用UMT-3试验机,以浸渍石墨材料与氮化钢(38CrMoAlA)配副为研究对象,用销-盘式摩擦方式在多载荷的干磨工况及液压油润滑工况进行了摩擦磨损实验。对磨损后的材料表面形貌进行了磨损机理的分析探究,揭示了不同材料间的性能差异的原因,并为石墨材料的优化选择提出了相关的建议。研究表明:浸金属石墨的物理机械性能一般优于浸树脂的石墨材料。良好的组织结构有助于增强材料的承载能力及表其耐磨性。相比较而言,浸树脂石墨(K1)在对磨副上形成的转移层较完整、光滑,起到了良好的润滑效果,摩擦系数最低,但其转移层的稳定性一般,所以磨损率较高。浸渍金属石墨(D1、P3)与石墨混合后形成的转移层强度高,使其具有良好的耐磨性,所以它们的磨损率最低。纯碳石墨(Z1)所形成的转移层较厚且不稳定,易被破坏而解附,所以其摩擦性能较差。载荷的适当增加能够促进转移润滑层形成,减小摩擦系数。但过大的载荷会对石墨转移层产生破坏,使其表面出现缺陷,加大了转移层解附脱落的速度,从而使磨损率上升。持续滴油润滑工况能保证摩擦面处于良好的流体润滑状态,避免了微凸体与石墨销表面直接接触,摩擦副表现出良好的摩擦学特性。在浸油润滑工况下,摩擦副处于乏油润滑的状态,无法生成稳定的转移润滑层,其摩擦系数也是呈周期性的变化,石墨销的磨损率较大。
【图文】：

发动机驱动,轴封,内部结构,位置

图 1-1 发动机驱动泵（EDP）的内部结构及轴封的位置[1] 摩擦副材料的研究现状.1 软环材料石墨材料一直被认为是理想的摩擦材料，因其具有良好的自润滑性、热稳定性化学稳定性和耐腐蚀性。传统石墨材料在制造过程，基体和表面都会形成孔隙有许多未能消除的缺陷。多孔碳石墨可以通过浸渍金属，树脂，聚合物或无机高其机械强度和扩展其应用。浸渍碳石墨材料会根据石墨坯料、浸渍剂、添加而具有不同的特性。比如浸树脂石墨能够提高材料的气密性和机械强度，保留腐蚀的性能，但减弱了其耐高温性，所以浸树脂石墨适合做为腐蚀环境中的密封防止树脂的热解，其所处温度应小于 250℃；浸金属石墨也能提高了材料的气密及耐磨性，同时具有石墨的耐高温性能，，但部分金属不耐腐蚀，所以减弱了耐，所以浸金属石墨可用于作高温工况下的密封件材料[6-8]。.1.1 浸锑石墨

密封环

浙江工业大学硕士学位论文（专业型）要的影响因素是基体材料的致密性以及浸渍锑的分布均过程中发现石墨基体孔隙中网状结构的逾渗通道的完。添加高温挥发性微粒、优化烧结工艺有利于孔隙结构电厂磨煤机常用的浸锑石墨密封环和浸树脂石墨密封墨材料的机械性能，密封效果和使用寿命都优于浸渍树造成本较高[12]。人通过研究蒸汽旋转接头用浸锑石墨的摩擦磨损特性，会逐渐下降。密封环的不对中（图 1-3 所示）会显著影移层不连续，磨损颗粒很容易从密封界面逃离。另外由所以在蒸汽润滑的条件下，石墨环的磨损率明显大于干模拟机械密封的对磨副的摩擦磨损实验发现在 SiC/C(，对 SiC 形成保护大大减小了其磨损量。但采用浸锑石b2O3，高附着力的石墨转移膜会导致一个高粘滑现象。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V245.1

【参考文献】