激光处理非光滑凸包表面的耐磨性试验

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1、第32卷第2期吉林大学学报(工学版)V.1.32No.22002年4月JournalofJilinUniversity(Engineeringand"IechnologyEdition)4p..2002文At组号:1671一5497(2002)02一0045一04激光处理非光滑凸包表面的耐磨性试验王再宙，韩志武，任露泉(吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室，吉林长春130025)摘要:采用试验优化技术中的均匀设计方法进行了影响凸包非光滑表面耐磨性的多因素复杂试验。通过用统计分析软件SPSS(StatisticalPac

2、kagefortheSocialScience)处理试验教据，得出了激光处理仿生非光清凸包表面耐磨的多因素回归方程。试验证明，速度、负荷、时问和凸包困周方向的距离对耐磨性有显著影响，凸包轴向的距离对耐磨性影响不大。关镶词:非光滑;均匀设计;试验;耐磨性中用分类号，TH117文献标识码:A吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室前期的研究结果表明。不同形态的非光滑表面对耐磨性的影响是不同的。激光处理非光滑表面形态的滑动摩擦磨损正交试验表明，凹坑和凸包对耐磨性影响比较大。本文采用均匀设计试验进一步研究了凸包形态对耐磨性的影响规

3、律。1影响磨损的因素影响磨损的因素主要包括外部环境因素和材料表面各因素等。外部环境因素包括温度、速度、负荷、湿度等;材料表面各因素包括试样材料、试样表面几何形状及其分布等。试验材料的耐磨性均采用相对耐磨系数E，进行评价:Ew=标样失重/试样失重x100%(以重量损失计算)。因此以试样的失重作为试验指标，影响磨损的主要因素可归纳为试样材料、温度、速度、负荷、时间、试样表面非光滑几何结构单元的形状和分布「1-212试样的加工试件由中国科学院力学研究所的激光加工系统加工而成。为了保证处理后试样强度变化基本相同，处理时采用相同的转

4、速、频率和脉冲，只是通过控制气流的方向、点阵的行间距和列间距来得到不同的非光滑表面形态。样品的材料为45x钢，加工后的尺寸为040mmx16mmx10ram。加工参数为:转速40一50r/min，脉冲8一10个，激光频率10-20kHz,激光电源电流15一20A。通过型号为XTL一CTV图1非光i伽‘5包表面形态特征的体视彩色显微镜观察的试样表面形态如图I所FigTopographyofunstnnothedsurfacewithll.1，r-刁丈。收稿13期2001一10-04荃金项目:国家自然科学基金重点资助项目(59

5、935200);教育部博士学科点基金资助项目(2000018505)作者简介:1-'-再宙〔1974一)。男，河北临潭人。占林大学硕士研究生飞下1浦万方数据·46吉林大学学报(工学版)第32卷3磨损试验的均匀设计3.1试验方案的选择由于试件加工费用比较高，且该试验为损耗性试验，所以试验次数应在满足要求的情况下尽可能减少。均匀试验的最大优点是可以节省大量的实验工作量，且可以满足试验的一般要求，同时也能为深人研究各因素的变化规律和进一步寻优创造条件;其缺点是不能考察交互作用，也不能用来估计试验误差。均匀试验充分利用试验点分布的

6、均匀性，所获得的适宜条件虽然不一定是全面试验中的最优条件，但至少在某种程度上接近最优条件。均匀设计在各因素水平不小于5的前提下。可以很方便地安排试验次数，在5簇，簇25范围内的均匀试验13-51。在此试验中把速度、负荷、时间以及凸包的圆周方向和轴向方向的距离作为试验因素，把环境温度和凸包尺寸等作为条件因素。做磨损试验时，考虑到磨损试验和激光加工的条件，各试验因素和控制条件的取值为:凸包高度为200Itm;试验机转速为200r/min和400r/min;表面负荷为5-30kg;加S时间为。-60min,在其它条件相同的情况下

7、，研究凸包的圆周方向距离、轴向方向距离、速度、负荷以及时间等因素对耐磨性的影响。为了寻找最优耐磨条件下的非光滑形态参数(凸包圆周方向的距离和轴向方向的距离)、速度和负荷等之间的最优组合，进行65因素试验。采用U6(66)的部分表，分别考虑6个水平，则为65，因素水平如表1所示。U6(66)试验方案如表2所示。A,B,C,D,E分别占U6(66)的第1,2,3,4,6列。表1因素水平表2U,(6`)试验方案TableIlevelsofthefactorTable2TestdesignschemeofU6(6")A刀〔’DEA

8、B(、DE狱速度圆周方向轴向方向负荷时间f}l}速度圆周轴向负荷时间I20014010053011(2011)2(190)3(200)4(20)6(20)2400190150104022(4004(290)6(350)I(5)5(10)3200240200155033(200)6(390)2(150)5