激光仿生耦合处理灰铸铁贫油润滑摩擦磨损性能研究
发布时间：2021-02-07 07:26
灰铸铁由于其具有良好的可加工性能、耐磨性能和成本低廉等优点,而被普遍应用于现代工业。此外,灰铸铁中含有的石墨,不仅是一种良好的润滑剂,在摩擦磨损过程中可以起到润滑效果;还可以在承受震动的铸铁件起到缓冲剂的作用,减少晶粒间的振动能传播,使灰铸铁具有良好的减震性,所以灰铸铁也通常被作为制造精密机床导轨的材料。近年来,随着工业进程的不断发展和“中国制造2025”战略目标的发布,对机床的发展提出了更高的要求。而机床导轨作为机床系统的重要组成部分,其摩擦磨损性能的好坏对机床的加工精度与加工质量起着决定性作用,甚至影响着机床的整体使用寿命。因此,提升灰铸铁导轨的摩擦磨损性能,对保证机床的加工质量和延长其使用寿命具有重要的现实意义。针对机床导轨耐磨损性能的提高,生物耦合仿生的观点,为我们提供了新的思路与想法,本课题组运用激光仿生耦合技术,在灰铸铁表面加工出硬质相的“平面仿生单元体”,使其与基体形成软硬相间的特殊结构,并改变仿生单元体的形态（点、条、网）来提高灰铸铁的耐磨损性能。本文在前人研究的基础上,基于耦合仿生理论,受耐磨生物体表非光滑表面形态结构特征的启发,并结合机床导轨的实际工作环境是在贫油润...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 导轨表面滑动摩擦磨损的失效形式
1.2.1 磨粒磨损
1.2.2 黏着磨损
1.2.3 腐蚀磨损
1.3 提高导轨表面摩擦磨损性能的研究现状
1.3.1 电镀
1.3.2 热喷涂
1.3.3 气相沉积
1.3.4 表面高频淬火
1.3.5 激光熔覆、合金化处理
1.4 耦合仿生学
1.4.1 仿生学
1.4.2 多元耦合仿生理论
1.4.3 激光仿生耦合技术及其应用
1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验材料
2.2 仿生耦合实验设计
2.3 仿生耦合试样的制备
2.3.1 毛坯试样的制备
2.3.2 激光仿生耦合表面的加工
2.4 材料性能检测
2.4.1 显微硬度测量
2.4.2 截面形貌分析
2.4.3 微观组织及物相分析
2.5 贫油润滑往复磨损实验
2.6 磨损量的测定
2.7 磨损表面形貌观测与测量
2.8 ABAQUS有限元分析
第3章 平面仿生单元体与凹槽仿生单元体的耦合对灰铸铁贫油润滑摩擦磨损性能的影响
3.1 引言
3.2 平面仿生单元体的微观特征分析
3.2.1 平面仿生单元体的截面形貌及显微组织
3.2.2 平面仿生单元体的显微硬度
3.3 凹槽仿生单元体的微观特征分析
3.3.1 凹槽仿生单元体的截面形貌及显微组织
3.3.2 凹槽仿生单元体熔凝区的显微硬度
3.4 凹槽仿生单元体的激光参数优化
3.4.1 正交方案设计
3.4.2 正交试验结果与分析
3.5 仿生耦合试样的贫油润滑磨损性能
3.5.1 仿生耦合试样磨损结果
3.5.2 仿生耦合试样表面磨损形貌分析
3.5.3 仿生耦合试样的有限元受力分析
3.6 仿生耦合试样耐磨损机理分析
3.7 本章小结
第4章 凹槽仿生单元体的特征量对灰铸铁贫油润滑摩擦磨损性能的影响
4.1 引言
4.2 凹槽仿生单元体的取向对灰铸铁贫油润滑耐磨损性能的影响
4.2.1 具有不同取向的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的设计与制备
4.2.2 具有不同取向的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的磨损结果
4.2.3 仿生耦合试样的磨损形貌分析
4.2.4 不同取向的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的有限元应力分析
4.2.5 凹槽仿生单元体取向对仿生耦合试样耐磨损性能的影响机理
4.3 凹槽仿生单元体的间距对灰铸铁贫油润滑耐磨损性能的影响
4.3.1 具有不同间距的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的设计与制备
4.3.2 具有不同间距的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的磨损结果
4.3.3 仿生耦合试样的磨损形貌分析
4.3.4 不同间距的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的有限元应力分析
4.3.5 凹槽仿生单元体间距对仿生耦合试样耐磨损性能的影响机理
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及攻读硕士阶段的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]蠕墨铸铁在铸铝模制造中的应用[J]. 韩金华. 模具制造. 2018(06)
[2]等温热处理对机床导轨耐磨性能和热疲劳性能的影响[J]. 范绍玉. 热加工工艺. 2017(02)
[3]提高机床导轨耐磨性的工艺方法[J]. 王英强,王卓琪. 机械工程师. 2016(12)
[4]仿生耦合风机叶片模型降噪与增效分析[J]. 姚松勤,王超,常轩,常鑫. 科技传播. 2016(16)
[5]灰铸铁的摩擦学性能研究[J]. 罗锦洁. 西部皮革. 2016(04)
[6]TiC、TiN和Al2O3涂层硬质合金结构和磨损研究[J]. 王志阳,曹伟,郭伟,张永鑫. 河南理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[7]发动机缸盖用灰铸铁的性能研究[J]. 林在犁. 铸造技术. 2015(06)
[8]激光强化机床导轨的显微组织及性能的试验研究[J]. 王义强,邓猛,袁修华,张占辉,邱红钰. 材料热处理学报. 2014(06)
[9]机床导轨直线度误差对定位精度的影响分析[J]. 王林艳,杨永智. 金属加工(冷加工). 2014(02)
[10]机床导轨误差对加工精度的影响[J]. 王慧霖,张平宽. 中国教育技术装备. 2012(27)
博士论文
[1]仿生耦合处理灰铸铁滑动磨损性能研究[D]. 庞作波.吉林大学 2016
[2]形态、材料耦元对灰铸铁抗疲劳磨损性能的影响[D]. 陈志凯.吉林大学 2016
[3]材料、形状耦元、热循环温度对热作模具热疲劳性能的影响[D]. 孟超.吉林大学 2014
[4]热作模具激光仿生耦合修复研究、生产试验及设备制造[D]. 丛大龙.吉林大学 2014
[5]水介质激光仿生蠕墨铸铁热疲劳性和耐磨性的一体化研究[D]. 刘研.吉林大学 2013
[6]三种鸮形态学、飞行运动学特征规律及其仿生研究[D]. 陈坤.吉林大学 2012
[7]中国从世界制造中心向技术创新中心转变的路径研究[D]. 陈一博.中国社会科学院研究生院 2010
[8]植物叶片仿生伪装材料研究[D]. 刘志明.国防科学技术大学 2009
[9]产业转移、世界制造中心变迁与中国制造业发展研究[D]. 崔海潮.西北大学 2009
[10]激光仿生耦合处理铸铁材料的抗热疲劳性能研究[D]. 佟鑫.吉林大学 2009
硕士论文
[1]激光增铬、增碳强化单元体对严重非均匀磨损导轨的修复研究[D]. 杨林.吉林大学 2018
[2]激光仿生耦合处理7075铝合金耐磨性能的研究[D]. 袁玉环.吉林大学 2018
[3]WC/Cr激光合金化仿生耦合单元体对灰铸铁抗疲劳磨损性能的影响[D]. 董吉星.吉林大学 2016
[4]物理气相沉积CrN和AlCrN涂层转动微动摩擦磨损性能研究[D]. 任元.西南交通大学 2011
[5]螯微结构及静力学性能的仿生学研究[D]. 吴志威.南京航空航天大学 2009
本文编号：3021900
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 导轨表面滑动摩擦磨损的失效形式
1.2.1 磨粒磨损
1.2.2 黏着磨损
1.2.3 腐蚀磨损
1.3 提高导轨表面摩擦磨损性能的研究现状
1.3.1 电镀
1.3.2 热喷涂
1.3.3 气相沉积
1.3.4 表面高频淬火
1.3.5 激光熔覆、合金化处理
1.4 耦合仿生学
1.4.1 仿生学
1.4.2 多元耦合仿生理论
1.4.3 激光仿生耦合技术及其应用
1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验材料
2.2 仿生耦合实验设计
2.3 仿生耦合试样的制备
2.3.1 毛坯试样的制备
2.3.2 激光仿生耦合表面的加工
2.4 材料性能检测
2.4.1 显微硬度测量
2.4.2 截面形貌分析
2.4.3 微观组织及物相分析
2.5 贫油润滑往复磨损实验
2.6 磨损量的测定
2.7 磨损表面形貌观测与测量
2.8 ABAQUS有限元分析
第3章 平面仿生单元体与凹槽仿生单元体的耦合对灰铸铁贫油润滑摩擦磨损性能的影响
3.1 引言
3.2 平面仿生单元体的微观特征分析
3.2.1 平面仿生单元体的截面形貌及显微组织
3.2.2 平面仿生单元体的显微硬度
3.3 凹槽仿生单元体的微观特征分析
3.3.1 凹槽仿生单元体的截面形貌及显微组织
3.3.2 凹槽仿生单元体熔凝区的显微硬度
3.4 凹槽仿生单元体的激光参数优化
3.4.1 正交方案设计
3.4.2 正交试验结果与分析
3.5 仿生耦合试样的贫油润滑磨损性能
3.5.1 仿生耦合试样磨损结果
3.5.2 仿生耦合试样表面磨损形貌分析
3.5.3 仿生耦合试样的有限元受力分析
3.6 仿生耦合试样耐磨损机理分析
3.7 本章小结
第4章 凹槽仿生单元体的特征量对灰铸铁贫油润滑摩擦磨损性能的影响
4.1 引言
4.2 凹槽仿生单元体的取向对灰铸铁贫油润滑耐磨损性能的影响
4.2.1 具有不同取向的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的设计与制备
4.2.2 具有不同取向的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的磨损结果
4.2.3 仿生耦合试样的磨损形貌分析
4.2.4 不同取向的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的有限元应力分析
4.2.5 凹槽仿生单元体取向对仿生耦合试样耐磨损性能的影响机理
4.3 凹槽仿生单元体的间距对灰铸铁贫油润滑耐磨损性能的影响
4.3.1 具有不同间距的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的设计与制备
4.3.2 具有不同间距的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的磨损结果
4.3.3 仿生耦合试样的磨损形貌分析
4.3.4 不同间距的凹槽仿生单元体的仿生耦合试样的有限元应力分析
4.3.5 凹槽仿生单元体间距对仿生耦合试样耐磨损性能的影响机理
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及攻读硕士阶段的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]蠕墨铸铁在铸铝模制造中的应用[J]. 韩金华. 模具制造. 2018(06)
[2]等温热处理对机床导轨耐磨性能和热疲劳性能的影响[J]. 范绍玉. 热加工工艺. 2017(02)
[3]提高机床导轨耐磨性的工艺方法[J]. 王英强,王卓琪. 机械工程师. 2016(12)
[4]仿生耦合风机叶片模型降噪与增效分析[J]. 姚松勤,王超,常轩,常鑫. 科技传播. 2016(16)
[5]灰铸铁的摩擦学性能研究[J]. 罗锦洁. 西部皮革. 2016(04)
[6]TiC、TiN和Al2O3涂层硬质合金结构和磨损研究[J]. 王志阳,曹伟,郭伟,张永鑫. 河南理工大学学报(自然科学版). 2015(06)
[7]发动机缸盖用灰铸铁的性能研究[J]. 林在犁. 铸造技术. 2015(06)
[8]激光强化机床导轨的显微组织及性能的试验研究[J]. 王义强,邓猛,袁修华,张占辉,邱红钰. 材料热处理学报. 2014(06)
[9]机床导轨直线度误差对定位精度的影响分析[J]. 王林艳,杨永智. 金属加工(冷加工). 2014(02)
[10]机床导轨误差对加工精度的影响[J]. 王慧霖,张平宽. 中国教育技术装备. 2012(27)
博士论文
[1]仿生耦合处理灰铸铁滑动磨损性能研究[D]. 庞作波.吉林大学 2016
[2]形态、材料耦元对灰铸铁抗疲劳磨损性能的影响[D]. 陈志凯.吉林大学 2016
[3]材料、形状耦元、热循环温度对热作模具热疲劳性能的影响[D]. 孟超.吉林大学 2014
[4]热作模具激光仿生耦合修复研究、生产试验及设备制造[D]. 丛大龙.吉林大学 2014
[5]水介质激光仿生蠕墨铸铁热疲劳性和耐磨性的一体化研究[D]. 刘研.吉林大学 2013
[6]三种鸮形态学、飞行运动学特征规律及其仿生研究[D]. 陈坤.吉林大学 2012
[7]中国从世界制造中心向技术创新中心转变的路径研究[D]. 陈一博.中国社会科学院研究生院 2010
[8]植物叶片仿生伪装材料研究[D]. 刘志明.国防科学技术大学 2009
[9]产业转移、世界制造中心变迁与中国制造业发展研究[D]. 崔海潮.西北大学 2009
[10]激光仿生耦合处理铸铁材料的抗热疲劳性能研究[D]. 佟鑫.吉林大学 2009
硕士论文
[1]激光增铬、增碳强化单元体对严重非均匀磨损导轨的修复研究[D]. 杨林.吉林大学 2018
[2]激光仿生耦合处理7075铝合金耐磨性能的研究[D]. 袁玉环.吉林大学 2018
[3]WC/Cr激光合金化仿生耦合单元体对灰铸铁抗疲劳磨损性能的影响[D]. 董吉星.吉林大学 2016
[4]物理气相沉积CrN和AlCrN涂层转动微动摩擦磨损性能研究[D]. 任元.西南交通大学 2011
[5]螯微结构及静力学性能的仿生学研究[D]. 吴志威.南京航空航天大学 2009
本文编号：3021900
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