[發明專利]一種粉末冶金摩擦材料表面氧化復合層覆蓋率預測方法

有效

• 申請號: 201810127298.0
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108088789B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 王延忠;郭超;竇德龍;賈樹王
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 安麗<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明涉及一種粉末冶金摩擦材料表面氧化復合層覆蓋率預測方法，應用理論和測試相結合的手段，通過摩擦材料在滑摩過程中所表現出來的特性關系，在不拆卸零件進行表面檢測的情況下，通過數據特征就可以預測目前摩擦材料的氧化復合層覆蓋率。通過建立溫度、摩擦系數和表面氧化復合層覆蓋率之間的關系，該方法能夠準確判斷使用過程中的摩擦材料的氧化復合層覆蓋率，估算出其氧化百分比，為摩擦元件檢測、壽命預測和設計提供了有效的技術手段。

技術領域

本發明屬于履帶車輛傳動領域制動器動態設計技術領域，具體涉及一種粉末冶金摩擦材料表面氧化復合層覆蓋率預測方法。

背景技術

摩擦材料在使用過程中往往面臨氧化的問題。這主要是由于摩擦過程溫度急劇升高，造成的摩擦材料內部的金屬物質與氧氣進行化學反應，進而生成了強度較弱，摩擦性能較差的金屬氧化物所致。氧化后摩擦材料性能衰退會造成一系列摩擦元件失效問題。然而摩擦材料優勢廣泛應用在車輛傳動系統離合器、制動器的主要關鍵零部件當中。所以摩擦材料的失效往往造成整個傳動系統的性能衰退。但是摩擦材料的氧化程度往往難以測量，通過現有的表面顯微技術僅能測量表面粗糙程度，但是對于表面材料組分的改變還需要借助金相顯微鏡等其他測量表面氧化元素的儀器，操作非常復雜而且還需要專業的檢驗機構才有設備可以完成。這種傳統的檢測方法檢驗周期廠，而且由于氧化層并非呈現規則形狀，檢驗精度高度依賴儀器的分辨率，更重要的是每次檢驗必須拆卸摩擦元件，所以這種檢測的工作量相當巨大。所以在這種條件下往往離合器和制動器生產廠商往往選擇不進行氧化層檢驗，那么造成即使摩擦片氧化相當嚴重了，很多車輛仍然繼續使用老化的摩擦片。這對車輛安全造成的隱患可想而知。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，解決摩擦材料氧化過程的預測而提出的一種粉末冶金摩擦材料表面氧化復合層覆蓋率預測方法，通過測試和理論相結合，建立多項參數之間的影響關系，測試獲得的邊界條件，極大提高了預測精度，實現了在不用拆卸摩擦片的情況下就能夠獲得材料的氧化程度。

本發明技術解決方案：一種粉末冶金摩擦材料表面氧化復合層覆蓋率預測方法，實現步驟如下：

步驟一、確定摩擦材料在無氧化的初始狀態下的摩擦系數隨溫度的變化過程，方法為：同時測量摩擦材料的摩擦系數和溫度，通過力傳感器測定正壓力P和摩擦力F，取二者的比值為摩擦系數μ；通過熱電偶或者熱電阻測量摩擦材料的溫度；繪制摩擦系數隨溫度的變化曲線，確定曲線的斜率θ₁。

步驟二、按照摩擦材料組分中金屬元素的氧化物作為摩擦材料氧化層的組成物質，忽略非金屬材料、粘結劑對于摩擦材料整體氧化的影響，確定完全氧化后摩擦材料的組分，并仿照步驟一的方法確定完全氧化后摩擦材料的摩擦系數隨溫度的變化過程和曲線的斜率θ₂；

步驟三、按照線性關系擬合上述摩擦系數隨溫度變化曲線，將步驟一和步驟二中確定出的曲線斜率θ₁和θ₂分別帶入公式(1)的等號左邊，從而分別確定出氧化前后的表面形貌變化函數f(D,G)的值，其中D表示分形維數，G表示尺度系數，

k為熱傳導率ρ為密度，c為比熱，H_b為布氏硬度，v是滑摩速度，μ為摩擦系數，則存在如下關系：