[發明專利]一種互為基準法預修硬脆材料摩擦副的高速摩擦測試方法

有效

• 申請號: 201610077798.9
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105716977B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 姜峰;張濤;言蘭;徐西鵬
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

本發明公開了一種互為基準法預修硬脆材料摩擦副的高速摩擦測試方法，屬于摩擦學測試及精密與超精密加工領域，先將硬脆材料制成的摩擦盤進行背襯，采用互為基準法對該摩擦盤和背襯進行處理，達到測試所需的表面質量與平行度要求；隨后將對磨工具裝夾在連有力反饋裝置的夾具上，進行球?盤測試、銷?盤測試等摩擦測試，摩擦盤以指定轉速旋轉，對磨工具與摩擦盤接觸且兩者間壓力恒定在測試設定值，測試至設定時間結束，測量系統在此過程中采集摩擦力、聲發射信號等物理量。本發明能夠實現高速摩擦測試。

技術領域

本發明屬于摩擦學測試及精密與超精密加工領域，具體涉及一種互為基準法預修硬脆材料摩擦副的高速摩擦測試方法。

背景技術

摩擦磨損發生在高速旋轉機械、材料切削加工、機構往復運動等場合，摩擦系數及磨損歷程對于零件材料的選擇、結構設計、冷卻潤滑方式的選擇等方面具有重要意義。其中高速摩擦磨損又有著和一般摩擦磨損不同的特征：①高速(線速度大于15m/s)產生的慣性力會影響潤滑油的附著能力，將潤滑油從摩擦區域擠出或甩出，造成摩擦系數的增大；②高速摩擦伴隨著實際接觸點的劇烈塑性變形，從而增加了接觸點處的材料流動，減小了剪切阻力，進而減小了摩擦系數；③高速摩擦中實際接觸點處的塑性變形導致了熱量的產生和溫度的上升，增加了摩擦副之間的化學親和作用，從而增加了摩擦系數。鑒于高速摩擦物理過程的復雜性，高速摩擦磨損已經成為當前學術界研究的熱點問題。

一般摩擦磨損的測試包括球盤、銷盤、盤盤、四球等各種摩擦方法及其相關摩擦磨損試驗機中，摩擦副在摩擦初期產生磨合作用，經過一段時間后摩擦狀態達到穩定，進入穩定磨損階段，此時儀器測量摩擦副的相對位移、摩擦力等物理量，計算出摩擦系數和磨損率。對于高速摩擦現有的試驗方法存在以下問題：①高速過程中摩擦副實現磨合過程的條件較為苛刻，甚至不會出現穩定磨損階段而直接到達嚴重磨損階段；②高速摩擦過程的對磨工具磨損嚴重，即使達到了穩定磨損階段，對磨工具的幾何形狀也已經發生了明顯的改變，影響了測試的精度和準確性；③高速摩擦中高速旋轉所產生的巨大慣性力嚴重影響了摩擦測試的精度。因為上述問題的限制，現有的商業摩擦磨損試驗機的最高轉速水平大概在5000rpm(直徑50mm的摩擦盤)，線速度約合7.87m/s，難以達到高速摩擦的測試要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種互為基準法預修硬脆材料摩擦副的高速摩擦測試方法，旨在減少磨合過程，利用互為基準法對硬脆材料摩擦盤進行在線修盤，保證摩擦副的形狀精度和相對位置精度，同時通過動平衡增加摩擦過程的穩定性，力反饋裝置可保證摩擦測試過程中對磨工具與摩擦盤間的壓力恒定，從而實現高速摩擦測試。。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種互為基準法預修硬脆材料摩擦副的摩擦測試方法，包括：

1)將硬脆材料制成的摩擦盤與有色金屬背襯固接在一起；

2)對摩擦盤端面進行研磨拋光，使其平面度達到IT1級，表面粗糙度Ra優于5nm；

3)將摩擦盤與背襯固定在電主軸上且背襯向上，摩擦盤與背襯可通過電主軸旋轉；對摩擦盤與背襯進行在線動平衡；

4)采用金剛石單點刀具對該背襯進行修盤，以在背襯表面形成端面跳動量優于IT1級，表面平均粗糙度Ra優于5nm的修盤區域，且背襯表面修盤區域與摩擦盤端面的平行度在IT1級以內，具體步驟如下：

4-1)聚晶金剛石單點車刀修盤：立式車削模式，修盤時背襯的轉速范圍為2000～10000rpm，聚晶金剛石單點車刀從背襯外側以10～50μm的切深沿背襯徑向進給，進給速度范圍為0.4～1.2mm/s，進給距離為背襯直徑的1/4～1/2；