鈦合金表面微結(jié)構(gòu)電火花加工及其水潤滑摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、本文概述了表面微結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用以及微結(jié)構(gòu)摩擦磨損研究現(xiàn)狀；主要研究通過電火花加工方法在鈦合金表面設(shè)計與制備不同深度的微結(jié)構(gòu)，其中涉及到電極設(shè)計、電火花加工鈦合金電參數(shù)的探索研究和密封系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化；在水潤滑條件下研究微結(jié)構(gòu)表面的摩擦學(xué)性能，用有限元軟件對其進行摩擦接觸分析。
　　 為研究鈦合金表面不同微結(jié)構(gòu)的摩擦學(xué)性能，進行四種微結(jié)構(gòu)表面的設(shè)計（溝槽表面、網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)表面、菱形微結(jié)構(gòu)表面、正方形微結(jié)構(gòu)表面）。首先，通過試驗得出電火

2、花電參數(shù)對鈦合金表面的影響，最終選擇加工電參數(shù)為E273，該參數(shù)條件下的鈦合金表面均勻，加工效率高。
　　 在微坑結(jié)構(gòu)的加工設(shè)計中，網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)與溝槽微結(jié)構(gòu)表面通過電火花慢走絲線切割通過合理的線切割參數(shù)直接獲取；菱形微坑結(jié)構(gòu)與正方形微坑結(jié)構(gòu)表面在電火花成形機床上制備。研究了鈦合金試件在氮氣中放電加工，優(yōu)化設(shè)計了氣體密封系統(tǒng)，使試件的表面更加合理，在鈦合金試件表面生成含鈦化合物的表面凸起結(jié)構(gòu)，利用能譜分析方法，驗證表面生成物為氮化鈦

3、。其次對鈦合金試件微結(jié)構(gòu)表面進行摩擦磨損試驗的研究，對摩試件為氮化硅小球，在水潤滑試驗機上研究不同深度、不同表面微結(jié)構(gòu)的摩擦因數(shù)變化規(guī)律。試驗表明溝槽微結(jié)構(gòu)深度為0.1mm的表面具有優(yōu)良的摩擦學(xué)性能，穩(wěn)定摩擦因數(shù)為0.32，而光滑表面的穩(wěn)定摩擦因數(shù)為0.45。最后，建立合理的三維模型，將測得的穩(wěn)態(tài)摩擦因數(shù)作為參數(shù)進行有限元模擬，分析等效應(yīng)力與接觸應(yīng)力的分布情況。分析數(shù)據(jù)表明：微結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力明顯低于對比表面的應(yīng)力，有利于改善潤滑效果，提高