基于电化学光整加工的机械密封工作面磨损特性的研究-机械工程毕业论文答辩

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1、基于电化学光整加工的机械密封工作面磨损特性的研究ResearchonWearCharacteristicsofMechanicalSealfaceobtainedbyElectrochemicalFinishing答辩人：古丽孜依娜·马哈孜专业：机械工程指导教师：阿达依·谢尔亚孜旦（副教授）主要内容选题目的及意义电化学光整加工机理的研究表面微观形貌对磨损特性影响的实验研究分析及比较不同表面微观形貌对摩擦摩擦特性的影响结论与展望2352411选题目的及意义1.1选题目的机械密封是流体机械和动力机械的主要部件。机械密封工作面的磨损影响着整个机械密封的工作性能，目前大多数机

2、械密封的失效基本上是表面磨损而引起。因此，减少磨损以及提高润滑性能的各种手段或方法倍受关注，通过采用各种表面加工方法改造密封端面的表面微观形貌可以提高机械密封的密封性能、降低磨损、延长使用寿命。目前零部件表面的加工多采用超精研磨，加工后的表面微观形貌为尖峰形状，表面存在磨料的切削痕迹，磨损量大。轴机械密封叶轮泵站出口进口图1-1机械密封机构研究对象1.2选题的意义(1)研制电化学光整加工的机械密封摩擦副,对于保护环境、节省能源有重要的意义。(2)研究电化学光整加工表面的微观形貌及其对磨损特性的影响是实现零泄漏、非接触式的高性能机械密封的要求。促进表面形貌结构特点对摩擦

3、、磨损和润滑的影响研究领域的发展。激光和电火花表面微造型技术是利用热能在工件表面上加工出各种形状的动压槽，而这种动压槽在表面的运动过程中形成动压效应，从而达到降低磨损的目的，但是，加工表面易被融化导致表面有变质层和热裂纹的缺陷。而电化学光整加工的表面微观形貌却有利于改善表面润滑性能和磨损状况。因此，本文提出了基于电化学光整加工的机械密封工作面磨损特性的研究。本文以机械密封摩擦副表面作为研究对象，采用电化学光整加工方法加工工件表面，深入研究电化学光整加工前后的表面微观形貌对密封性能和磨损特性的影响。本文的关键问题和技术难点是如何同时获得机械密封端面理想的表面质量和所要求

4、的表面微观形貌。1.3本文的研究思路及主要研究工作基本研究内容2.电化学光整加工的基本理论2.1电化学光整加工整平机理机械加工后的工件表面微观几何轮廓呈现出高低不平的尖峰状，因为工件阳极表面微观轮廓的高低不平，电化学阳极溶解速度存在差异，工件阳极尖峰处电化学溶解速度高于凹坑处电化学溶解速度，经过一段时间后，工件阳极表面微观轮廓的高度值降低，变为圆弧形，由此能对工件阳极表面加以整平。图2-1所示电化学光整前后工件表面微观轮廓2.2电化学光整加工的影响因素图2-2电流密度和表面粗糙度的关系图2-4加工间隙和表面粗糙度的关系图2-3电解液浓度和表面粗糙度的关系在电化学光整加

5、工过程中有时会有电火花出现，此时工件的表面质量受到比较严重的破坏，其表面如图2-5所示，产生这种现象的主要原因有两个：（1）短路（2）极间间隙过小图2-5被破坏的工件阳极和工具阴极表面3.表面微观形貌对摩擦磨损特性的影响及其实验研究3.1实验目的及设计观察工件阳极表面微观轮廓在电化学光整加工前后的变化，研究表面微观形貌对摩擦磨损特性的影响，提出改善摩擦副表面磨损状况的方案。3.1.1电化学光整加工实验平台的建立按照电化学光整加工的设备条件和工作原理，在普通车床的基础上，增加供电系统、供液系统。实验过程中自行研制供电系统，把加工用的脉冲电流传输给工件，同时要保证车床与工

6、件之间的绝缘性，以防发生意外。磨损试验的上试样尺寸为7mm×7mm×32mm的方块摩擦副，下试样为外直径为40mm，内径为16.1mm的圆环摩擦副，如图3-1（a）、（b）所示。（a）磨损试验的上试样（b）磨损试验的下试样图3-2三坐标测量仪图3-3测量过程通过在各种精密机床上加工出所需要的标准试件，经过热处理方式达到实验要求的试件硬度。热处理加工所用的设备和硬度测量仪器如图3-4，3-5所示，热处理后的试件如图3-6所示，试件的热处理条件如下表1所述：表1试件的热处理条件试件材料热处理方式热处理温度（℃）热处理时间（min）硬度（HRC）45#钢淬火840℃1h57

7、图3-4热处理设备图3-5硬度测量仪图3-6热处理后的试件图3-8电光天平磨损实验摩擦磨损实验分别在电化学光整加工前后的摩擦副表面上进行，摩擦形式为销-盘式干滑动摩擦。磨损前后的试件用精度0.1mg的电光天平称重，3-8如图所示。图3-7摩擦磨损实验装置图一般摩擦副表面质量较差，工件长期与空气接触，在其表面会形成一层氧化膜甚至会形成锈层，出现麻点，如图3-9所示。工件阳极表面的锈层或氧化膜严重影响导电率，降低加工过程中的电流密度，从而降低电化学光整加工效率和阳极表面质量。图3-9表面锈层的阳极初始表面试件是表面预处理过的摩擦副，在本次试验中，所需实验