塑性成形界面粉末润滑边界层行为观察与分析

发布时间：2017-08-26 02:16

  本文关键词：塑性成形界面粉末润滑边界层行为观察与分析

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【摘要】：金属塑性成形应用广泛,但塑性成形界面的接触压力和摩擦温度往往较高,在某些严酷工况环境下,传统油脂无法实现有效地润滑,而固体粉末润滑对极端工况具有良好适应性。本文利用拉拔摩擦实验装置对塑性变形界面粉末润滑特性进行摩擦学研究,并结合了多种分析技术,以期更好地阐明塑性成形摩擦界面粉末润滑机理。首先根据试验设计进行了一系列基于粉末润滑拉延摩擦试验,通过改变接触压力、粉末层厚度、滑动速度和原始表面粗糙度等参数,结合试验后对摩擦系数、边界层表面及基体表面的微观形态及三维轮廓参数等信息的分析,对塑性成形摩擦界面粉末润滑机理进行了深入研究。结果表明：在一定范围内增加粉末用量、增大接触压力和速度对润滑层的形成有利；粉末层的最佳使用量随着工况变化而变化,并非越多越好而是应小于某一临界值；粗糙的基体表面尽管适合储存粉末,但不利于粉末的粘附,因而在摩擦接触过程中不易形成完整边界层。其次,针对粉末边界层破坏因素,对造成纵向划痕的主要因素爬行现象及造成横向划痕的主要因素转移膜进行了研究；研究了边界层典型破坏形式,对引起这些破坏形式的工况条件进行了总结。结果表明：低速度、高接触压力状态下爬行现象最为明显；适当增加粉末层厚度可以减轻爬行现象；边界层破坏的主要典型形式有擦伤、脆性脱落、分层脱落、粘连、鼓包等,不同工况条件下破坏形式有所不同。
【关键词】：粉末润滑 塑性成形 边界层 微观形貌
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG115.58
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 概述15
• 1.2 粉末润滑的国内外研究现状15-20
• 1.2.1 粉末润滑的试验研究17-18
• 1.2.2 粉末润滑的理论及数值模拟18-20
• 1.3 金属塑性成形的摩擦与润滑20-22
• 1.4 国内外研究现状总结22-23
• 1.5 课题来源23
• 1.6 本文研究内容及意义23-25
• 第二章 基于粉末润滑的塑性成形试验设计25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 拉延摩擦测试装置25-27
• 2.3 试件及模具的特性27-33
• 2.3.1 上下模具制备27-29
• 2.3.2 试样选择与制备29-30
• 2.3.3 润滑剂30-33
• 2.4 分析仪器简介33-35
• 2.5 试验方案及步骤35-37
• 2.5.1 试验方案35-36
• 2.5.2 试验步骤36-37
• 2.6 小结37-38
• 第三章 工况条件对界面摩擦特性和边界层的影响38-67
• 3.1 引言38
• 3.2 接触压力对塑性成形粉末润滑界面影响38-47
• 3.2.1 接触压力对摩擦系数的影响38-40
• 3.2.2 接触压力对边界层的影响40-42
• 3.2.3 边界层三维形貌分析42-44
• 3.2.4 接触压力对金属表面影响44-45
• 3.2.5 金属表面三维形貌分析45-47
• 3.3 粉末层厚度对塑性成形粉末润滑界面影响47-55
• 3.3.1 粉末层厚度对摩擦系数的影响47-50
• 3.3.2 粉末层厚度对边界层影响50-51
• 3.3.3 边界层三维形貌分析51-52
• 3.3.4 粉末层厚度对金属表面影响52-54
• 3.3.5 金属表面三维形貌分析54-55
• 3.4 滑动速度对塑性成形粉末润滑界面影响55-58
• 3.4.1 滑动速度对摩擦系数的影响55-56
• 3.4.2 滑动速度对边界层的影响56-57
• 3.4.3 边界层三维形貌分析57-58
• 3.5 材料表面粗糙度对塑性成形粉末润滑特性影响58-66
• 3.5.1 材料表面粗糙度对摩擦系数的影响59-61
• 3.5.2 试件表面粗糙度对润滑膜影响61-62
• 3.5.3 边界层三维形貌分析62-64
• 3.5.4 不同原始表面粗糙度下试验后金属表面状态64-65
• 3.5.5 金属表面三维形貌分析65-66
• 3.6 本章小结66-67
• 第四章 边界层破坏的影响因素及机理分析67-75
• 4.1 引言67
• 4.2 爬行现象对边界层影响67-70
• 4.2.1 接触压力与爬行现象关系68
• 4.2.2 粉末层厚度与爬行现象关系68-70
• 4.2.3 速度与爬行现象关系70
• 4.3 转移膜对边界层影响70-71
• 4.4 边界层典型破坏形式71-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第五章 总结与展望75-77
• 5.1 总结75-76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况82

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本文编号：739061