[發明專利]一種通過改變表面紋理方向提高表面摩擦磨損性能的方法

無效

• 申請號: 201110289482.3
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102346120A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 王懷慶;司松海;司乃潮;楊道清;劉光磊
• 申請（專利權）人: 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及表面摩擦磨損性能領域，特指一種通過改變表面紋理方向提高表面摩擦磨損性能的方法。

背景技術

隨著機械設備向高速度、高精度、重載方向發展，人們對機械零部件的表面質量提出越來越高的要求。由于改進機械加工表面織構可以提高機械零件的耐磨性、可靠性和使用壽命，而準確地評價和表征表面織構是其前提和基礎，正確地規定和控制表面織構，其作用往往不亞于采用一種新材料和新結構，有著重大的經濟價值。由于表面織構不同，兩物體的接觸總是不連續的，表面織構在評定摩擦磨損中有重要的意義。近年來隨著測試技術的不斷發展，人們對不同加工方法的表面織構進行了較深入的描述，共同的愿望就是想通過對其研究來尋找摩擦磨損的特性。不同的加工機理有各自的微觀織構，其表面的接觸性質不同，摩擦學特性也不同。本發明針對這一問題，開發出一種通過改變表面紋理方向提高表面摩擦磨損性能的方法。經過查詢，未見有相關專利發表。

發明內容

本發明涉及一種通過改變表面紋理方向提高表面摩擦磨損性能的方法。其特征在于：將45號碳素鋼表面進行刨削加工得到粗糙度為Ra3.2的表面；再進行調質處理，將長100mm×寬85mm×高20mm工件加熱到840℃保溫2小時，然后迅速放入10％鹽水溶液中進行冷淬，使之完全淬透，再對工件進行高溫回火處理，560℃保溫1.5小時，得到的45號碳素鋼硬度為35HRC左右；最后將處理過的45號碳素鋼加工成尺寸為長22mm×寬20mm×高4mm的試件。摩擦磨損試驗前，須用酒精順著紋理的方向擦拭試件表面，摩擦磨損過程中用潤滑油對表面進行潤滑，測試中用量角器改變試件裝夾的角度以實現紋理與摩擦副運動方向，設定樣塊表面紋理與摩擦副運動方向從0°到90°變化。摩擦磨損試驗在多功能摩擦磨損試驗機上進行，用往復式摩擦磨損方式，設定時間為300S，分別得到紋理方向與磨痕深度、紋理方向與摩擦系數的關系。當樣塊表面紋理與摩擦副運動方向為45°時，摩擦副所經過的尖峰較少，可以很快將表面磨平，加快磨屑成膜，從而隔離摩擦副的直接接觸，減小了摩擦阻力，磨損量和摩擦系數均取得最小值，摩擦磨損性能最佳。

附圖說明

圖1不同摩擦角度下的三維表面形貌

從圖1可見，表面紋理相對摩擦副運動方向的角度對磨損量有影響，在載荷和頻率相同的情況下，從0°到90°，磨損量呈現先減小再增大的趨勢，在45°角的位置，磨損量達到最小值，這說明在45°角時，摩擦磨損性能最佳。

圖2不同摩擦角度下摩擦所得到的的摩擦系數

從圖2中可以看到，表面紋理相對摩擦副運動方向的角度對摩擦系數有一定的影響。角度從0°變化到45°過程中，摩擦系數不斷減小，從45°變化到90°過程中，摩擦系數略微增加，最后趨于平穩，總體摩擦系數要小于0°和30°時摩擦的情況。這表明，當紋理與摩擦方向成一定角度時，摩擦磨損性能較好，當與表面紋理方向成45°角時，摩擦磨損性能最佳。

具體實施方式

實施例1：

將45號碳素鋼進行刨削加工，得到粗糙度為Ra3.2的波狀表面紋理；再進行調質處理，將長100mm×寬85mm×高20mm工件加熱到840℃保溫2小時，然后迅速放入10％鹽水溶液中進行冷淬，使之完全淬透，再對工件進行高溫回火處理，560℃保溫1.5小時，得到的45號碳素鋼硬度為35HRC左右；最后將處理過的45號碳素鋼加工成尺寸為長22mm×寬20mm×高4mm的試件。摩擦磨損試驗前，須用酒精順著紋理的方向擦拭試件表面，摩擦磨損過程中用潤滑油對表面進行潤滑，測試中用量角器改變試件裝夾的角度以實現紋理與摩擦副運動方向成0°角，摩擦磨損試驗在多功能摩擦磨損試驗機上進行，用往復式摩擦方式，設定時間為300S，分別得到紋理方向與磨痕深度、紋理方向與摩擦系數的關系圖。從圖1(a)和圖2中可以看出，0°角時摩擦磨損所得到的磨痕深度為2.61μm，平均摩擦系數在0.2左右，摩擦磨損性能較差。

實施例2：