交界形面仿生耐磨性试验研究

发布时间：2017-09-30 02:26

  本文关键词：交界形面仿生耐磨性试验研究

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【摘要】：在实际生产中，很多模具的交界形面，特别是交界棱线附近磨损非常严重。交界形面的磨损会影响模具的功能质量，进而影响产品品质，增加生产成本。仿生非光滑表面改形耐磨技术以动物的非光滑耐磨体表形态为研究对象，运用激光表面处理技术，在工件表面加工出仿生非光滑形态，达到提高表面耐磨性的作用。本文以交界形面为研究对象，运用仿生非光滑表面改形耐磨技术，研究仿生非光滑交界形面的耐磨性和耐磨机理。 首先根据试验条件和试验要求，，设计了三种夹角的交界形面试件，并在此基础上设计了一套用于进行交界形面试件摩擦磨损试验的装置。交界形面试件材料为7003号铝合金，对磨件材料为45号钢。以条纹形态为仿生非光滑表面单元形态，在试件上对条纹单元的尺寸和分布进行了设计，条纹宽度为0.8mm、1.0mm、1.2mm和1.4mm，条纹夹角为6°、8°、10°和12°，并在激光加工设备上完成加工。 对光滑交界形面试件和非光滑交界形面试件分别进行了摩擦磨损试验，试验结果表明试件的形面交界处磨损是最严重的。对进行了摩擦磨损全试验，发现在所研究的条纹单元尺寸和分布范围内，非光滑交界形面试件比光滑交界形面试件耐磨性好，而且条纹夹角相同时，条纹宽度越大，耐磨性越好；条纹宽度相同时，条纹夹角越小，耐磨性越好。对非光滑交界形面试件的摩擦磨损正交试验表明，影响条纹形仿生非光滑交界形面试件磨损量的主次因素依次为交界形面夹角、条纹夹角和条纹宽度，且交界形面夹角为150°、条纹宽度为1.2mm、条纹夹角为6°时耐磨性能最优。 通过对条纹面积与磨损区域面积的比对发现，即随着条纹面积的增大，磨损量减小。对试件磨损形貌的分析表明，说明光滑试件表面的磨损主要是磨料磨损和粘着磨损。通过交界形面摩擦磨损有限元模型的模拟表明，条纹单元可以减小试件表面的等效Von Mises应力和接触法向应力，并起到调节应力分布的作用。
【关键词】：交界形面 仿生非光滑 耐磨性试验 正交试验 全试验
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 选题背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 常见耐磨技术10-11
• 1.2.2 仿生非光滑表面耐磨研究现状与进展11-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 2 仿生非光滑耐磨表面形态设计与试件加工16-27
• 2.1 仿生非光滑耐磨理论16-17
• 2.2 交界形面试件和试验装置设计17-20
• 2.2.1 交界形面试件设计17-18
• 2.2.2 摩擦磨损试验装置设计18-20
• 2.3 仿生非光滑表面单元形态设计20-21
• 2.4 仿生非光滑交界形面试件的加工21-26
• 2.4.1 光滑交界形面试件和对磨件的加工21-22
• 2.4.2 表面非光滑单元的加工22-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 光滑交界形面试件摩擦磨损试验27-41
• 3.1 试验设备27-31
• 3.2 试验过程31-33
• 3.3 磨损量的测量方法33-35
• 3.4 试验结果与分析35-40
• 3.4.1 磨损量的测量35-38
• 3.4.2 磨损量的测量结果与分析38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 仿生非光滑交界形面试件摩擦磨损试验41-59
• 4.1 仿生非光滑交界形面试件摩擦磨损全试验41-50
• 4.1.1 试验方案41-42
• 4.1.2 摩擦磨损试验42
• 4.1.3 试验结果与分析42-50
• 4.2 仿生非光滑交界形面试件摩擦磨损正交试验50-55
• 4.2.1 试验方案50-51
• 4.2.2 摩擦磨损试验51
• 4.2.3 试验结果与分析51-55
• 4.3 条纹形非光滑交界形面试件耐磨机理分析55-57
• 4.3.1 光滑与非光滑试件表面磨损形貌分析55-57
• 4.3.2 非光滑试件耐磨机理分析57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 交界形面试件磨损过程三维有限元数值模拟59-70
• 5.1 光滑试件磨损过程三维有限元分析59-64
• 5.1.1 三维几何模型的建立59-60
• 5.1.2 有限元模型的建立60-61
• 5.1.3 模拟条件61-62
• 5.1.4 计算结果与分析62-64
• 5.2 条纹形表面非光滑试件磨损过程三维有限元数值模拟64-68
• 5.2.1 三维几何模型的建立64
• 5.2.2 有限元模型的建立64-65
• 5.2.3 计算结果与分析65-68
• 5.3 本章小结68-70
• 6 结论与展望70-72
• 参考文献72-75
• 在学研究成果75-76
• 致谢76

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本文编号：945639