钢材的冲击磨损性能研究

论文摘要

本文首先，为理解点接触热弹流薄膜润滑问题，研究了单个表面划痕对乏油条件下非牛顿点接触热薄膜润滑的影响。分析中同时考虑了牛顿流体模型和Ree-Eyring流变模型，研究了划痕的存在对乏油工况下薄膜润滑特性的影响。结果表明，在乏油条件下，处于静止表面上接触中心的横向划痕前后的压力和温度都有尖锐的升高，且这种升高随乏油程度的严重而增加。在乏油条件下，表面粗糙的存在更不利于润滑，易于造成润滑失效。其次，对钢材在往复冲击载荷作用下的塑性变形和表面损伤行为进行了实验研究。利用时间继电器和电磁铁控制施力，在冲击磨损实验台上进行冲击实验。以一定的频率用钢球往复冲击45号钢、40Cr钢、调质45号钢及表面具有不锈钢焊层的45号钢实验盘。实验研究了试件盘在干接触及两种不同粘度润滑油润滑工况下，随冲击载荷大小及冲击次数的改变，材料表面冲击凹坑的变化。结果发现，冲击使材料表面发生了塑性变形和磨损，塑性变形存在于冲击的每一阶段。磨损量随冲击次数的增加而增加。冲击坑深度及体积随冲击次数的增加呈增大趋势。使用润滑油，会改变冲击压力的分布形式，可在一定程度上有效抑制冲击磨损给材料表面带来的损伤，降低塑性变形。使用PB1300高粘度油冲击时凹坑中心还会出现乏油现象，因此PB1300油润滑在特定工况时，凹坑中心局部甚至会发生非常显著的塑性变形。冲击过程中，凹坑中心会产生一定的热量，并不断向边缘传递，导致凹坑边缘产生凸起。有润滑油存在时，会有利于将冲击产生的热量向凹坑边缘传递，从而使凹坑边缘凸起更加明显。润滑油粘度越高，冲击产生的热量越多，凹坑肩部凸起就越明显。在相同接触条件下凹坑肩部凸起高度随冲击次数及载荷的增加而有所增加。干接触冲击时，凹坑内部出现微细颗粒碎化及微裂纹现象。润滑油工况下，凹坑内部也会出现微裂纹及表面剥离现象。微细颗粒碎化及微裂纹的程度随载荷及冲击次数的增加呈增大趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磨损机制与磨损图
• 1.3 冲击磨损简介
• 1.4 乏油弹流问题的数值模拟研究
• 1.5 本文的主要研究意义及研究内容
• 第2章 表面粗糙对乏油条件下非牛顿点接触热薄膜润滑的影响
• 2.1 本构关系及计算方程
• 2.2 数值方法
• 2.3 结果分析
• 2.4 对于粗糙峰的综合考虑
• 2.5 本章结论
• 第3章 实验设备及实验材料
• 3.1 实验设备
• 3.2 实验材料
• 3.3 测试设备
• 第4章 45 号钢冲击磨损性能的实验研究
• 4.1 三公斤电磁铁及干接触
• 4.2 三公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 4.3 三公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 4.4 五公斤电磁铁及干接触
• 4.5 五公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 4.6 五公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 4.7 本章结论
• 第5章 40Cr 合金钢冲击磨损的实验研究
• 5.1 三公斤电磁铁及干接触
• 5.2 三公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 5.3 三公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 5.4 五公斤电磁铁及干接触
• 5.5 五公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 5.6 五公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 5.7 本章结论
• 第6章 调制 45 号钢冲击磨损实验研究
• 6.1 三公斤电磁铁及干接触
• 6.2 三公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 6.3 三公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 6.4 五公斤电磁铁及干接触
• 6.5 五公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 6.6 五公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 6.7 本章结论
• 第7章 表面具有焊层的 45 号钢冲击磨损的实验研究
• 7.1 三公斤电磁铁及干接触
• 7.2 三公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 7.3 三公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 7.4 五公斤电磁铁及干接触
• 7.5 五公斤电磁铁及 PB450 油润滑
• 7.6 五公斤电磁铁及 PB1300 油润滑
• 7.7 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文
• 致谢