[发明专利]一种通过改变表面纹理方向提高表面摩擦磨损性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面摩擦磨损性能领域，特指一种通过改变表面纹理方向提高表面摩擦磨损性能的方法。

背景技术

随着机械设备向高速度、高精度、重载方向发展，人们对机械零部件的表面质量提出越来越高的要求。由于改进机械加工表面织构可以提高机械零件的耐磨性、可靠性和使用寿命，而准确地评价和表征表面织构是其前提和基础，正确地规定和控制表面织构，其作用往往不亚于采用一种新材料和新结构，有着重大的经济价值。由于表面织构不同，两物体的接触总是不连续的，表面织构在评定摩擦磨损中有重要的意义。近年来随着测试技术的不断发展，人们对不同加工方法的表面织构进行了较深入的描述，共同的愿望就是想通过对其研究来寻找摩擦磨损的特性。不同的加工机理有各自的微观织构，其表面的接触性质不同，摩擦学特性也不同。本发明针对这一问题，开发出一种通过改变表面纹理方向提高表面摩擦磨损性能的方法。经过查询，未见有相关专利发表。

发明内容

本发明涉及一种通过改变表面纹理方向提高表面摩擦磨损性能的方法。其特征在于：将45号碳素钢表面进行刨削加工得到粗糙度为Ra3.2的表面；再进行调质处理，将长100mm×宽85mm×高20mm工件加热到840℃保温2小时，然后迅速放入10％盐水溶液中进行冷淬，使之完全淬透，再对工件进行高温回火处理，560℃保温1.5小时，得到的45号碳素钢硬度为35HRC左右；最后将处理过的45号碳素钢加工成尺寸为长22mm×宽20mm×高4mm的试件。摩擦磨损试验前，须用酒精顺着纹理的方向擦拭试件表面，摩擦磨损过程中用润滑油对表面进行润滑，测试中用量角器改变试件装夹的角度以实现纹理与摩擦副运动方向，设定样块表面纹理与摩擦副运动方向从0°到90°变化。摩擦磨损试验在多功能摩擦磨损试验机上进行，用往复式摩擦磨损方式，设定时间为300S，分别得到纹理方向与磨痕深度、纹理方向与摩擦系数的关系。当样块表面纹理与摩擦副运动方向为45°时，摩擦副所经过的尖峰较少，可以很快将表面磨平，加快磨屑成膜，从而隔离摩擦副的直接接触，减小了摩擦阻力，磨损量和摩擦系数均取得最小值，摩擦磨损性能最佳。

附图说明

图1不同摩擦角度下的三维表面形貌

从图1可见，表面纹理相对摩擦副运动方向的角度对磨损量有影响，在载荷和频率相同的情况下，从0°到90°，磨损量呈现先减小再增大的趋势，在45°角的位置，磨损量达到最小值，这说明在45°角时，摩擦磨损性能最佳。

图2不同摩擦角度下摩擦所得到的的摩擦系数

从图2中可以看到，表面纹理相对摩擦副运动方向的角度对摩擦系数有一定的影响。角度从0°变化到45°过程中，摩擦系数不断减小，从45°变化到90°过程中，摩擦系数略微增加，最后趋于平稳，总体摩擦系数要小于0°和30°时摩擦的情况。这表明，当纹理与摩擦方向成一定角度时，摩擦磨损性能较好，当与表面纹理方向成45°角时，摩擦磨损性能最佳。

具体实施方式

实施例1：

将45号碳素钢进行刨削加工，得到粗糙度为Ra3.2的波状表面纹理；再进行调质处理，将长100mm×宽85mm×高20mm工件加热到840℃保温2小时，然后迅速放入10％盐水溶液中进行冷淬，使之完全淬透，再对工件进行高温回火处理，560℃保温1.5小时，得到的45号碳素钢硬度为35HRC左右；最后将处理过的45号碳素钢加工成尺寸为长22mm×宽20mm×高4mm的试件。摩擦磨损试验前，须用酒精顺着纹理的方向擦拭试件表面，摩擦磨损过程中用润滑油对表面进行润滑，测试中用量角器改变试件装夹的角度以实现纹理与摩擦副运动方向成0°角，摩擦磨损试验在多功能摩擦磨损试验机上进行，用往复式摩擦方式，设定时间为300S，分别得到纹理方向与磨痕深度、纹理方向与摩擦系数的关系图。从图1(a)和图2中可以看出，0°角时摩擦磨损所得到的磨痕深度为2.61μm，平均摩擦系数在0.2左右，摩擦磨损性能较差。

实施例2：