水润滑下工程塑料及陶瓷涂层的摩擦学特性研究

发布时间：2020-09-16 08:42

　　纯水液压传动采用海水或者淡水作为工作介质,具有不燃、无污染等优点,在某些发达国家已经在食品、医药、海洋开发、水下作业工具等方面获得广泛应用。相对矿物油而言,纯水的腐蚀性强、润滑性差,水压元件摩擦副材料除了要求足够的机械性能外还必须具有高的耐腐蚀、耐磨性和低的摩擦系数。因此,寻找水环境下摩擦学性能好的摩擦副配对材料是研制纯水液压元件的关键。本文提出了采用工程塑料与不锈钢或工程塑料与等离子喷涂工程陶瓷配对应用于纯水液压元件摩擦副,在MMU-10F 端面摩擦磨损实验机上对载荷、速度、时间等因素对材料摩擦系数的影响进行了大量试验,同时,对不同材料配对时的磨损量进行了比较。为了准确、自动记录摩擦系数的动态过程,本文利用Visual C++开发了MMU-10F摩擦磨损试验机的计算机辅助测试系统,该系统主要以传感器、AT89C51 单片机和计算机组成。水润滑条件下,超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯填料聚苯酯以及聚醚醚酮与不锈钢和陶瓷涂层配对时具有较小的摩擦系数,但是超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯填料聚苯酯具有较大的磨损量。PEEK、MC 铸型尼龙和酚醛树脂合金有较小的磨损量。PEEK和酚醛树脂合金有比较好的综合摩擦学特性。几种等离子喷涂陶瓷涂层中,与工程塑料配对时摩擦系数比较接近,其中氧化铝对塑料涂抹转移稍大,Cr_2O_3·5SiO_2·3TiO_2、纳米ZrO_2陶瓷涂层具有较好的摩擦磨损特性。工程塑料与不锈钢的磨损机理以微观切削为主,与陶瓷涂层的磨损以塑性转移为主。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH137
【部分图文】：

界面图,串口通讯程序,界面

1）建立项目：打开VC＋＋6.0，建立一个基于单文档的MFC应用程序ScommTest。2）在项目中插入MSComm控件；再添加控制菜单、控制对话框、控制按钮与编辑框。程序界面如图2.3，程序的主要功能包括显示和保存试验数据（摩擦力），自动绘制摩擦系数曲线，计算平均摩擦系数等。图2.3 串口通讯程序界面

曲线,摩擦系数,尼龙,涂层

241）铸型尼龙与不锈钢 17－4PH 对磨时，相同压力下，转速越高，摩擦系数越小，速度越高，容易形成动压润滑，有利于减小摩擦系数。相同转速下，压力越高，摩擦系数有所上升，但是变化不大。与不锈钢 17－4PH 对磨时，转速是影响摩擦系数的主a)MC 铸型尼龙与 17-4PH b)MC 铸型尼龙与 AL2O3·20%TiO2涂层图 3.2 MC 尼龙与 17-4PH 和 AL2O3·20%TiO2涂层摩擦系数曲线

曲线,摩擦系数,涂层,曲线

2）转速对摩擦系数也有影响，转速越高，摩擦系数呈下降趋势。超高分子量聚乙烯有优异的摩擦特性，与不锈钢17－4PH和Al2O3·20%TiO2涂层对磨时，摩擦系数基本上都在0.025左右。只是，与陶瓷配对时，在600N、转速1000r/min以上时，摩擦系数又开始上升，这主要是塑料与陶瓷表面散热不充分导致的，粘着增大了摩擦力。由于UHMW－PE材料具有粘弹性，其摩擦因数对时间、速度、温度具有依赖性。3）超高分子量聚乙烯与金属17－4PH和等离子喷涂陶瓷Al2O3·20%TiO2配对时，磨损量很大，见磨损量图3.9。试验完毕后，与金属17－4PH对磨后发现超高分子量表面磨屑呈鳞片状和薄片状，超高分子量表面有明显的以试件圆心为中心的同心圆划痕，说明与金属对磨时主要是微观切削为主；与陶瓷涂层对磨后发现塑料表面磨削呈细泥状，与陶瓷对磨时主要是机械切削和磨粒磨损。超高分子量聚乙烯耐磨性很差，可以考虑填料能有效地减小UHMW-PE的摩擦和磨[49]a) UHMW-PE 与 17－4PH b) UHMW-PE 与 AL2O3·20%TiO2涂层图 3.3 UHMW－PE 与 17-4PH 和 AL2O3·20%TiO2涂层摩擦系数曲线

【引证文献】