高速滑滚条件下m50轴承钢的胶合试验研究

《高速滑滚条件下m50轴承钢的胶合试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文高速滑滚条件下M50轴承钢的胶合试验研究EXPERIENTIALRESEARCHESONTHESCUFFINGOFM50BEARINGSTEELINHIGH-SPEEDSLIDING/ROLLINGCONTACT王俊哈尔滨工业大学2009年6月哈尔滨工业大学工学硕士学位论文行业发展的基础科学问题[4]。本课题是面向苛刻工况的胶合失效的试验研究，通过模拟苛刻工况的温度、载荷、滑滚等，研究温度、工况、材料表面行为和失效规律之间的关系，为材料表面状态、结构、润滑的评价与分析奠定基础，探索苛刻工况条件下材料失效机理；试验模拟滑滚接触，变滑滚比

2、、变温度等工况，覆盖轴承、齿轮等相关研究。1.2国内外研究现状1.2.1材料对胶合失效的影响摩擦配副的材料选择对胶合有一定的影响，摩擦对偶件的粘着倾向越大越易发生胶合。相同金属或晶格类型、晶格常数、电化学性质相近的材料互溶性较大，组成的摩擦副粘着效应较强，容易发生胶合。异性金属或者互溶性小的材料组成的摩擦副抗粘着的能力较强，比如金属和非金属组成的摩擦副比金属与金属组成的摩擦副抗粘着能力高。从材料组织来看，多相金属比单相金属抗粘着能力高，如多相组织材料铸铁、碳钢比单相铁素体和奥氏体钢粘着效应低。脆性材料的破坏由正应力引起，常发生于表层，而塑性材料的

3、破坏是由于剪应力作用，最大剪应力出现在离表面一定深度处，撕裂常发生于次表层，因而脆性材料比塑性材料抗胶合能力高。Jinno[5]、陈西云[3]等人在研究粗糙度与表面胶合关系时都发现存在一个最佳表面粗糙度值，在此值下，摩擦副抗胶合能力最强。高晓军[6]等利用Falex多功能摩擦磨损试验机对45钢与HT250盘销摩擦副在基础油润滑下进行的抗胶合性能研究，也得到上面的结论。并且Jinno的研究还发现，这一最佳值随着摩擦副的供油量改变而有所偏移。ZhaokuanYe[7]等人在研究线接触摩擦副的胶合行为时发现，粗糙度和表面波纹度降低，材料抗胶合能力会有很

4、大改进。此外，研究还发现表面纹理方向与相对滑动速度之间的夹角对摩擦副也有相当大的影响。在粗糙度相同的情况下相对滑动速度与纹理方向垂直，摩擦副抗胶合能力最强，对此，JengHaurHomg[8]等认为这是由于微凸峰之间的储油效应的作用结果。此外，有些试验表明，摩擦副初期跑合能够改善摩擦副的抗胶合能力。JonSundh[9]采用四种不同表面加工方法处理的球墨铸铁圆盘与100Cr6钢球配副，研究了在滑动速度为2m/s和3.8m/s时表面胶合发生行为。四种不同加工方法的圆盘表面为：精铣后再抛光表面、磨削后再研磨表面、磨削后激光熔覆表面以及磨削表面。试验结

5、果表明，磨削后再研磨表面的抗胶合能力较强，这一结论与-2-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文M.J.Patching[10]、M.P.Alanou[11]等人的实验研究结果类似。材料表层的应力状态对其抗胶合性能有很大影响。在加工过程中，由于材料表层与刀具接触产生变形、刀具与表面的摩擦产生切削热，表层温度很高会引起相变和体积变化，这些因素都会使零件产生残余应力。残余应力对摩擦副的性能有重要影响，同时又不可避免。国内外学者对此作了很多研究，但由于受各种因素综合作用比较复杂，关于其对磨损的影响有不同的结论。多数实验结果证明，表面压缩残余应力能够提高材料的抗

6、磨能力，而拉伸残余应力会降低材料的磨损寿命，这是由于压缩残余应力可以降低表面最大剪切应力和等效应力。Jin-WookKim[12]等人采用AISI52100钢圆柱和AISI1045钢圆盘模拟线接触，用X-ray衍射法测试了润滑状态下滑动表面和次表面的残余应力，研究残余应力分布在有、无跑合阶段的胶合失效实验中的作用。结果发现，没有进行跑合的摩擦副在胶合失效时的表面压缩残余应力增大到250MPa，但是在低于10µm的次表层残余应力没有增大到此值，跑合的摩擦副在胶合时表面和次表面的压缩残余应力明显高于没有跑合的摩擦副，次表面的残余应力不再增加时，胶合失

7、效发生。材料对胶合失效影响主要来自于材料配副、加工工艺和材料性能，可见要考察材料的胶合性能，需要关注材料本身和加工处理工艺。1.2工况参数对胶合的影响周银生[13]等人在纯矿物油润滑下对GCr15轴承钢同材质摩擦副的表面胶合进行了试验研究，集中考察了相对滑动速度对表面胶合失效的影响，发现随着滑动速度的增加，抗胶合能力逐渐下降。陈西云[3]、高晓军[6]等人的实验研究也得到类似结论。陈西云[3]还研究了供油温度对45钢的胶合失效影响，发现供油温度存在一个最佳值，在此值下，胶合临界载荷最大。有两个方面的原因，一方面随着供油温度的提高，润滑油的粘度随之

8、下降，弹性流体动压油膜厚度也随之下降，从而降低了胶合临界载荷；另一方面，供油温度的提高可改善润滑油的流动性，散热能力也提高，同时也有利于