[發明專利]一種經強化處理的曲面摩擦特性檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201210425842.2
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102937570A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 符永宏;康正陽;楊守軍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及摩擦副表面摩擦特性領域，尤指經過改形改性強化處理后曲面的摩擦特性檢測方法及裝置，主要適用于特殊工況下的、經過表面強化處理的零部件表面的摩擦特性檢測。

背景技術

隨著制造業的飛速發展，具有優越性能的材料越來越受青睞。但是，為了降低成本、提高經濟效益，利用表面的處理技術可以將低成本的材料表面賦予一些先進材料的所具有的性能。基于此，近年來表面強化技術層出不窮。表面強化處理技術主要有表面淬火處理、化學熱處理（如滲碳、滲氮、滲硼及滲金屬等）、表面冶金強化（如熱噴涂、堆焊）、表面鍍覆以及近年來迅速發展起來的激光表面強化、離子注入等表面改形改性處理方法。

表面強化的目的在于使材料在惡劣的工況條件下具有耐磨、耐腐蝕等表面性能，國內外的學者對強化后的表面摩擦性能也進行了大量的研究。上海大學的張恒華等（機械工程材料，2010，4）利用MM200磨損試驗機比較了經兩種不同表面處理高速鋼的耐磨性能。哈爾濱工程大學的齊毓霖等（機械工程師，2010，3）研制了一臺真空高低溫球盤式摩擦磨損試驗機，主要用于測試新材料及其表面處理工藝的摩擦磨損性能。江蘇大學的符永宏等（摩擦學學報，2009，9）在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨損試驗機上，進行了模具鋼試件不同激光毛化表面形貌之間以及與光滑模具鋼試件的摩擦磨損性能的對比試驗研究。

以上所述的國內外對強化表面的摩擦磨損性能的研究僅僅局限在平面摩擦副，沒有考慮到實際零部件的工作狀況有很大一部分是曲面摩擦副，所以利用摩擦磨損試驗機來進行強化表面各項性能的檢測僅僅是基礎研究，其結果只能間接反映強化后表面在工作時的優越性，而不能夠直接反映。另外，隨著計算機技術的發展，數值模擬技術已經日漸成熟，也已經開始應用于工業生產，縮短產品的開發周期。但是，數值模擬結果的準確性或者可信度取決于邊界條件的設置，而摩擦條件又是相當重要的邊界條件，所以為了獲得更加準確的模擬結果就必須設置準確的邊界條件，因此利用之前平面摩擦副所得到的基礎數據就難以獲得高質量的模擬結果。

近年來，國內外的相關學者設計了相關的實驗裝置來模擬零部件的工作狀況，對曲面摩擦副的摩擦特性進行研究。南昌航空大學的常春等（鍛壓技術，2007，6）設計了用于檢測板料拉深過程中模具圓角處摩擦特性的模擬實驗裝置。北京科技大學的王先進等（塑性工程學報，2000，12）設計了一種萬能摩擦測試系統裝置。南京航空航天大學的徐巖等（機械科學與技術，2008，3）設計了一種板料成形摩擦系數測試裝置，用以考察圓輥的直徑和摩擦包角對摩擦系數計算的影響。上述試驗裝置的測試原理都是由歐拉的皮帶和繩索繞在圓筒上的摩擦公式推導得到：???????????????????????????????????????????????，其中為摩擦系數，為摩擦包角，與分別為圓筒兩側皮帶或繩索的拉力。上述模擬實驗裝置的共同點是利用傳感器測得圓輥兩側板料承受的拉力，根據公式計算得到圓輥處摩擦系數。上海交通大學的何丹農等（金屬成形工藝，1998，8）利用探針和傳感器測定板料拉深過程中摩擦系數，但是僅僅局限于測定壓邊圈下板料和凹模之間這一平面摩擦副的摩擦特性。

總的來說，目前報道的關于強化處理后的表面摩擦特性以及曲面摩擦副的摩擦特性存在以下不足：

1)????????對強化后的表面摩擦性能的研究采用的設備是摩擦試驗機，檢測的是平面摩擦副的摩擦特性，而未涉及到曲面摩擦副；

2)????????曲面摩擦副摩擦特性的測試裝置檢測的對象沒有涉及到強化處理后的表面，而且利用這種測試方法和摩擦系數的計算公式得到的結果就是整個曲面上的摩擦系數，是一個時間的函數，但不是空間位置的函數，也就不能夠得到曲面上摩擦系數的分布；

3)????????根據曲面摩擦副的摩擦系數計算公式，必須要通過修正以去除板料彎曲力對測量結果的影響，數據處理比較繁瑣，從而結果會帶來誤差；

4)????????使用探針法直接檢測摩擦系數也僅僅是應用在平面摩擦副中，強化處理后的表面以及曲面摩擦副尚未涉及。

發明內容

本發明的目的在于提供一種經強化處理的曲面摩擦特性的檢測方法及裝置。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：