拉拔模具織構(gòu)化工作表面摩擦特性研究.pdf

1、拉拔生產(chǎn)過程中，模具與被加工線材接觸區(qū)域處于高壓狀態(tài)，劇烈的摩擦磨損會導(dǎo)致模具失效。表面織構(gòu)作為一種表面改性技術(shù)其為拉拔模具摩擦特性的改善提供了新方法。與依靠摩擦副直接接觸來達到潤滑效果的涂層技術(shù)、材料改性技術(shù)相比，表面織構(gòu)利用潤滑膜的承載力可有效避免表面接觸帶來的材料損耗。
　　表面織構(gòu)是在工作表面上制備出具有一定幾何尺寸和排布方式的圖貌陣列，其一方面通過降低接觸面積來減小磨損，另一方面又通過對潤滑油的存儲實現(xiàn)動壓潤滑和二次潤滑

2、來達到減摩作用。在滑動接觸過程中，接觸條件不斷變化，表面織構(gòu)加工質(zhì)量的優(yōu)劣以及是否依據(jù)其摩擦機理進行紋理設(shè)計都會對工件的摩擦特性產(chǎn)生重要影響。根據(jù)現(xiàn)階段研究成果，潤滑環(huán)境下表面微坑或微凹槽可實現(xiàn)針對流體的動壓效果、空化作用以及慣性效應(yīng)，尤其是在縱截面上存在收斂出口的微織構(gòu)其動壓潤滑效果很顯著，而空化過程中空泡的潰滅一方面抑制負壓，另一方面會在工件表面上形成氣蝕微坑，進而發(fā)展成海綿狀，嚴重影響工件使用壽命。如何提升織構(gòu)單元收斂出口的壓力，

3、提高該區(qū)域流體的承載力是本課題研究的關(guān)鍵。
　　基于織構(gòu)表面的摩擦磨損機理，建立了流體潤滑環(huán)境下的表面織構(gòu)模型。對摩擦副接觸壓強進行計算，利用有限元方法，對不同圖貌形狀的表面織構(gòu)進行仿真模擬，設(shè)計一種在工作表面上存在收斂效果的微織構(gòu)。表面微圖貌的加工技術(shù)非常廣泛，包括噴丸、反應(yīng)離子刻蝕、高溫去除技術(shù)、微切削技術(shù)等，本課題按照不同圖貌的幾何參數(shù)，使用飛秒激光機對硬質(zhì)合金表面進行織構(gòu)雕刻，利用超景深測量儀觀察各微織構(gòu)，制備出符合課題要

4、求的不同微單元形狀、不同面積占有率的織構(gòu)化試件。
　　在實驗過程中，本課題對每種試件進行了四種載荷與四種轉(zhuǎn)速的組合實驗，研究不同圖貌形狀的微織構(gòu)試件在不同工況下的潤滑規(guī)律，又對每類圖貌形狀試件按不同面積占有率對其本身摩擦特性的影響繪制摩擦曲線。實驗結(jié)果表明，面積占有率過低，流體動壓效果整體偏弱，面積占有率過高又會引起表面粗糙度的增加。與常見的縱截面收斂出口圖貌不同，本課題建立的在工作表面上具有收斂效果的織構(gòu)模型利用了溝槽對流體的聚