表面波纹度在磨损过程中变化机理的研究

表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面波纹度在磨损过程中变化机理的研究 势面波纹度 在磨损过程中变化机理的研究 口胡俊标 摘要:通过对摩擦过程的大量实验研究.总结出表面波纹虔对耐磨性的影响规律: 摩擦件的耐磨性不仅与粗 糙虔有关,而且与波纹虔也有联系.井提出控制表面波纹度可以提高零件耐磨性的 观点. 美键词:表面波纹度磨损表面质量 表面波纹度是磨削时在工件表面产生具有一 定周期性的高低起伏,它是介于宏观和微观之间的 一 种形状误差.是组成表面形貌的一个组成部分. 任何光滑表面的零件都存在粗糙度和波纹度. 当两个对偶件发生接触时.接触是不连续的,真正 的接触仅发生在渡峰上微凸体之间.在载荷作用 下,接触点产生很高的单位压力,导致波峰上微凸 体产生弹,塑性变形,相互嵌入形成一定的接触面 积.显然.波纹度的大小影响了接触表面之间的接 触面积,从而引起接触应力的变化.本文着重探讨 尤其是在磨 表面波纹度在磨损过程中的变化情况. 损过程中表面波纹度其幅值的变化规律.分析其变 化的原因. , 10一 ?圈1实验模型示意1丑 口表面接触模型的建 立 本实验采取如图l所示 的上下试件作为相对摩擦 件.一般表面都存在着波纹 度和粗糙度.波纹度是由零 件在加工时机床一工件一 砂轮之间相对振动而引起的.假设波纹的形状为一 正弦渡,则实际轮廓将是由渡纹表面上附着粗糙度 而组成.如图2所示.因此.摩擦对偶件之间的接触是 其表面渡纹度和粗糙度同时作用的结果,其情形可 分为下列三种情况. ?粗糙度远远大于波纹度,在接触时,粗糙度的 影响起主要作用,可不考虑波纹度的影响. ?波纹度大大超过粗糙度的值,这时摩擦偶件 的接触所引起的弹,塑性变形将是波纹度起主要作 用.接触情况分为新试件的接触和磨损后试件之 间的接触. 当新试件接触时.初始的接触面积S较小,接 触应力较大,当接触应力超过材料的屈服极限时.波 峰接触处发生塑性变形.使得接触面积增加.接触应 力随之下降,这可从以下的模拟接触公式得以验证. -…,…--,,,,,…,,,…,,,,…-,,,…,,I…,……,……,,,,,,…………,……-I-,,,,,-,………,…,-,,-,I,I…………,,, 参考文献 1LudMfCronja~erandDictmarMelster,Dr;JllngofFiberand Pa~ehReinforcedAluminun~CompositeMaterialTechaelo~,, PD—V0L37.ASME.1991 2PingChin.HighPerformanc*machiningofSICWhisker— ReinforcedAluminumCompositeBySelf—propelledRotary. Tooh.AnnalsoftheCIRP,Vol41(1),1992 3[日]FRM力切削-研削加工性,被削性小委员会研究报 告.社团法人-精密工学会1989年5月 2001/6 4【日】新井实中山一雄王晓渡.短纤维强化7'三二 厶力切削仕上品位.精密工学会志,JSPEVo157,No01. 1991年O1B.P172? (编辑凌云) 第一作者单位:苏州大学 邮政编码:江苏一215021 第:作者单位:哈尔滨I业大学 收稿日期:2000-~e-4月 塑堂蔓竺塑 对偶件接触示意如图3所示. 从图中可得出接触面积的公式如下: s=HtT/2—2x.1 = NH{(T/2)一2arczin(..)/A] /(2不)I 式中——接触面上的波纹数 日——试件的宽度 矾——表面波纹度的幅值 n一——高度方向的磨损量 卜波纹度周期 ^——正弦波的振幅 从式中可以看出,随着磨损的进行.逐渐增 加,接触面积s也逐渐增加,接触点接触应力随之 下降,直至接触应力达到材料的屈服极限.这时,材 料不发生塑-陛流动.磨损以后上,下试件的接触一 般为弹性接触. ?波纹度和粗糙度相比之下不能忽略,这时, 要同时考虑两种几何形状误差对磨损的影响. 本实验波纹幅值矾=l25,5m,粗糙度: 15m,因此,本实验是研究波纹度和粗糙度同时存 在时的磨损机理. 目实验结果分析 (1)表面波纹度时磨损量影响的实验结果 考虑到上试件波纹度较小可以忽略的情况下, 实验结果是利用泰勒雪夫一6型轮廓仪测量下试件 而得到的,磨损量变化曲线如图4所示,表明磨损量 随表面波纹度的波幅值矾增大而增大.图5为波纹 度变化情况,表明波幅值随磨损时间的变化可 分为初期磨损和正常磨损两种状态.在初期磨损阶 段,波幅值矾随时间变化的梯度较大,在正常阶 段,波幅值矾随时问变化的梯度较小. (2)磨损过程中表面轮廓图形的变化 图6表示磨损过程中下试件表面轮廓图形变化 规律.由图可知,下试件随着磨损的进行,波峰上渐 渐磨出一个小平面,且小平面随磨损时间增加面增 大,即波纹参加磨损部分增大. (3)表面形貌变化机理探讨 图7表示不同硬度试件磨损试验后的表面形貌. 图7a为磨损试验前.即磨削后的表面形貌.图7b, 7c,为不同硬度试件经磨损试验后的表面形貌.比 较拍摄下来的表面形貌照片可以看出,磨削加工表 面的纹路与磨损形成的纹路不同,磨削加工形成的 纹路,持续距离短,且粗细不均匀. 图8为磨损实验前后,轴向粗糙度廓形及径向粗 糙度的廓形. 表面形貌及粗糙度磨损前后的结果表明.本实 验条件下磨损类型主要为磨粒磨损,并且伴有部分 %8 妻 Z-'4 2 5 E4 , 2 I ?图4下试件腾损量的变化曲缱 磨损条件: 1.上试件52,55HRC 下试件45—48HRC 2下试件转速 n=245r/min 3.润滑荆叫一10机油 4P=45MPa 磨韫条件: 1上试件52,55HRC 下试件45—48HRC 2.下试件转速 "=24/min 3 t/h ?图5波纹幅值的变化曲线 /,^^^/,^^^ (a)磨损前 u. ^n^ (c)磨损10h后 试验前眷第蕞装 ?图7不同硬度试件磨损试验后的表面形貌 a1磨损前轴向租糙度廓形 稠柑剂HJ一10机油 P45MPn02 m 0 儿,一o d)磨损I8h后 (谊幅值525,测量距离25rnm,量程1000) ?圈6磨韫过程中下试件表面轮廓图形变化规律 04/ma 0 - 0.9um b)磨损后轴向粗糙度廓彤 023#m 0 - 027#m cJ为磨损前柽向粗糙度廓形fd1磨损后径向粗糙度廓形 (测量距离0.25ram.放大倍数5o0O) ?田8磨损前后轴向和径向租糙度的廓形 !查蔓塑2001/6回 粘着磨损,由于磨粒磨损的线磨损量与摩擦偶件之 间接触应力成正比.开始时,在载荷作用下,摩擦偶 件之间接触较小,接触应力较大.磨损量也较大所 以,在磨损初期波纹幅值减少的梯度较大.而在磨 损一段时间之后,波峰上渐渐磨出一个小平面,接 触应力下降,故磨损缓慢,波纹幅值减少也缓慢. 由表面接触模型可知,上,下试件的磨损过程 的机理是波纹度大大超过粗糙度或波纹度与粗槌 度相比不能忽略时,在磨损初期,波峰以及波峰上 的粗槌度在载荷的作用下产生弹塑性变形,机械 加工后形成的微凸体发生剧烈破坏最突出微凸体 被压平,波纹的波峰也被压平,原来的微凸体局部 或完全消失,从而产生与原来形状和尺寸不同的新 的微凸体.同时.波纹的凸峰渐渐被磨平,使得波纹 幅值下降,波纹参加磨损的部分增大,引起波纹上 新的接触部分上的微凸体的磨损,波纹度和粗槌度 同时变化.交替作用,见图6与图8. 当粗槌度远远大于波纹度时,对偶件之间接触 主要是粗槌度的接触.磨损初期,粗槌度在载荷的 作用下产生弹,塑性变形,机械加工后微凸体发生 剧烈破坏,最突出微凸体被压平,而波纹的凸峰不 发生直接接触.因此,磨损过程中,粗糙度发生变 化,波纹度不发生变化. 匠结论 ?在磨损过程中,波纹度的变化状况可分为初 期磨损和正常磨损,这一点与粗槌度在磨损变化中 变化状况相同.在初期磨损时,波纹值下降的梯度 d矾/dr较大.而在正常磨损过程中,波度下降的梯 度较小,磨损量也较小. ?在磨损过程中,波纹幅值发生变化,随着时间 增大,波纹度稳定于某一数值,这一稳定值受到原始 表面波纹度大小的影响.原始波纹幅值越小,稳定值 越小同时.波纹幅值变化幅度越小. 参考文献 1陈学文等.磨削烧伤对锭杆锭底摩擦副耐磨性能的影响 中国纺织.1987.3 2赵源.摩擦磨损的发展及其任务.一机部武汉材料保护研 究所 3樊太均等空间弹塑性力学.四JI『科技出版社 4【苏】克拉盖尔斯基着.摩擦磨损计算原理.机械工业出版社 5P.D.$1NGHALandH.KALIZER.Theeffectofworkpiece dlmemionsandwheelparam*tersonthesurfacewavless nding垒 (编辑若禾) 作者单位:上海I程技术走学 邮政编码:200065 收稿日期:2000~12月 一 种在铣床上加工齿条的简便方法 大量的齿条加工.一般都由专用设备生产制造. 或设计制作专用分度机构来解决加工难题,也有设 计专用分度机构在铣床上加工的.但是如果数量少, 也完全可以利用铣床上原有附件.立铣头.分度头等 进行齿条加工的等等,形式多样. 对于模数齿条来说,其难点就是口值的问题, 一 般铣床的丝杆螺距为6ram,而值是小数.难以 直接分度.若使之简化可便于操作.?通过分度挂轮 进行分度;?改变丝杆的螺距.而通过计算分度挂轮 时.其计算分度误差值的大小,则视的代人比例 值误差的大小而定.绝大多数在计算的代人比例 值选用31428571=(22/7),误差值为: o.oo12644 根据我们多年来的生产实践.对于少量的齿条加 工.我们的做法是:不添加任何分度机构.及分度挂 轮,完全使用原铣床附件,立铣头,分度头其计算分 度误差小于o.O000002mm,简单,精确,实用,方便.可 2001/6 口徐道部 靠.现就其中的一种加工方法略介绍如下:铣床为 X62W,丝杠的螺距为6mm,分度头的定数为40.分度 盘的孔数用34孔,若加工l模数齿条(分度头主轴挂 轮/丝杆挂轮=1/1),铣完一齿后.分度手柄摇20转, 再在347L圈上转过32个孔距.即可.若被加工齿条是2 模数,则(分度头主轴挂轮/丝杠挂轮)=(2/1),其余 类推.举一反三.大模数的齿条加工,可用指状齿条铣 刀.小模数的齿条加工,可特制单角40啮条铣刀装在 刀杆上,将立铣头拨转20.(90.,70)加工.如果被加工 齿条只有1根,叉无特制单角40啮条铣刀,亦可用适 当厚度的三面刃铣刀或锯片铣刀改制而成.两个面分 两次铣,铣削一个面以后180.掉头.铣削另一个面就 可以了.垒 (编辑凌云) 作者单住:江都水利I程管理北 邮政编码:江苏,225200 收稿日期:1999~9月 塑堂蔓竺塑煎