中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 201899
实验研究了干摩擦和水润滑条件下, 常压固相烧结碳化硅陶瓷(SSiC)及常压液相烧结碳化硅陶瓷(LPSiC)分别与碳化钨(WC)组成的硬面配对摩擦副的滑动摩擦磨损性能。在干摩擦条件下, 与LPSiC/WC摩擦副相比, SSiC陶瓷由于具有更大的晶粒尺寸和硬度, 导致SSiC/WC摩擦副具有更大的摩擦系数和更小的磨损量。磨损区域的SEM形貌结合面扫描分析、微区XRD分析结果表明: 微犁沟和微断裂导致SiC陶瓷的磨损, 疲劳损伤导致WC材料的磨损, 而摩擦过程产生的摩擦热导致磨出的WC颗粒氧化成无定型WO3。在水润滑条件下, 与SSiC/WC摩擦副相比, LPSiC/WC摩擦副具有更大的摩擦系数和更低的磨损率。在干摩擦和水润滑条件下, 与SiC陶瓷作为动摩擦副配对相比, SiC陶瓷作为固定摩擦副的摩擦配对具有更小的摩擦系数和质量损失。
硬面密封 滑动摩擦 摩擦副 表面形貌 磨损机制 hard facing sliding wear friction pairs surface topography wear modeling
国内导电滑环在轨寿命在10万转量级, 为验证某型号星载柱式滑环(汇流环)在轨100万转需求下寿命期内的可靠性, 地面对导电滑环进行200万转寿命试验考核, 并测试了寿命试验末期刷丝和刷丝束两种不同刷丝结构形式摩擦副下功率环及信号环的传输可靠性。在真空高低温环境中, 根据在轨不同工况, 模拟星上特定功率以及500 kb/s的CAN, RS422信号, 测试导电滑环功率环供电稳定性及常用信号经过信号环后传输误码, 为导电滑环正样产品配对摩擦副的结构设计提供依据。刷丝束多触点结构形式的导电滑环电平波动率为0.6%, 信号传输误码率为0; 单刷丝结构形式导电滑环电平波动率超过100%, 信号传输误码率为16.1%; 验证了空间应用环境下, 刷丝束结构形式信号环性能优于传统单刷丝的导电滑环。
导电滑环 汇流环 摩擦副 电平波动率 动态接触电阻 信号误码 satellite electric slip ring brush structure friction pair dynamic contact resistance transmission error
为了研究非配合摩擦副工件不同表面形貌对表面摩擦性能的影响，根据非配合摩擦副的摩擦特性，采用连续激光加工方法，在试件表面上加工出网状分布的凹坑形貌以形成环形凸起形貌，将凹坑直径、加工区域占有率、平均深度等参量作为分析变量，对试样进行了表面形貌检测与摩擦磨损测试。结果表明，表面摩擦系数随着凹坑深度的增加而增大，达到增摩效果，微结构区域面积占有率对摩擦系数的影响不是很明显。
激光技术 激光微造型 非配合摩擦副 环形凸起 增摩 laser technique laser micro-modeling no-match friction-pair ring bulge increase friction
以发动机气缸/活塞环摩擦副为具体研究对象，研制了一种新型激光珩磨设备。由于发动机汽缸套载重大，且形状不规则，故设备采用激光头既旋转又直线运动的运动方案。该设备在移动轴和转轴中分别安装有高精度光栅尺和高精度增量旋转编码器以提高运动控制系统的精度。为了使微凹腔沿圆周均匀分布，采用了小数分频原理，能够实现任意小数分频。通过对运动控制卡与自制的调Q控制卡的软件编程，实现了运动控制系统与激光系统的协同控制，用以在气缸表面加工出特定的微观形貌。加工方法采用的是“单脉冲同点间隔多次”的激光微加工新方法。利用该方法能够方便地加工出微观或宏观的形貌且能显著地减少激光加工所带来的负面热效应。
激光珩磨 摩擦副 运动控制系统 运动控制卡 laser honing friction units motion control system motion control card
采用半导体泵浦YAG可倍频激光器,在灰铸铁摩擦副表面进行微观几何形貌的加工试验研究.本文分析了脉冲激光与金属材料相互作用的机理,系统研究了激光束功率密度、重复频率、扫描速度、脉冲宽度、辅助气体和表面涂层等因素对金属表面微加工质量影响,得到了优化的激光工艺参数组合,获取了较好的表面微造型加工质量.
摩擦副 激光微造型 工艺参数
二极管泵浦固体激光器具有脉冲宽度窄、峰值功率高等特点,特别适合用于摩擦副工件表面微观造型.微观造型的几何形貌主要有微坑、槽及其组成的网纹等,它们能有效地改善润滑,起到减少磨损的作用.由于单个激光脉冲的加工能量十分有限,有时需要在工件的同一个位置打出若干个激光脉冲,才能满足特定的加工需求.通过对调Q脉冲信号的控制,实现了控制单个激光脉冲输出的要求,提高了在发动机气缸缸套内壁表面和活塞环外表面进行微造型处理的效率,拓宽了激光微造型加工的应用范围.
激光技术 表面微造型 摩擦副 控制
对普通灰口铸铁和含磷、钼、铬等合金铸铁制作的中小型内燃机汽缸与活塞环摩擦副材料进行了激光相变硬化工艺处理与匹配优化。成组配对后的滴油摩擦磨损试验表明, 经激光相变硬化后的气环与汽缸的最佳匹配为磷铬钼合金铸铁气缸与铬钼铜合金铸铁活塞环的匹配,比不经激光处理的相同的摩擦副磨损速率明显降低。
激光相变硬化 摩擦副 汽缸 活塞环
