【摘要】： 復(fù)合固體潤滑膜試驗研究是基于改善某廠SDZH2-10閥門電動裝置蝸輪蝸桿過量磨損失效而提出的。 SDZH2-10閥門電動裝置蝸輪蝸桿傳動比為70、載荷約為4137N、相對滑動速度為5.3m/s,蝸輪蝸桿材料分別為ZCuAl9Fe4Ni4Mn2,40Cr鋼(調(diào)質(zhì)HB250-280),該設(shè)備頻繁啟動、停止,摩擦溫度高,潤滑油難以發(fā)揮作用,使得摩擦副傳動時處于無油而轉(zhuǎn)化為干摩擦或邊界潤滑狀態(tài),導(dǎo)致表面氧化磨損和粘著磨損而失效。該工作條件適合采用固體潤滑,由于普通固體潤滑劑,如石墨和二硫化鉬等固體潤滑時不能象油一樣持續(xù)補給,受材料本身與基體表面的附著強度的限制,使用壽命短,很難滿足上述苛刻條件。為了提高固體潤滑膜與基體的結(jié)合強度: 一方面是通過表面磷化來改善其結(jié)合力,增加其使用壽命。本文進行了磷化膜顯微結(jié)構(gòu)檢測、磷化膜厚度檢測、磷化膜摩擦學(xué)性能測試等。確定了最佳磷化配方為:Zn(NO_3)_2 20g/L、馬日夫鹽60g/L、Mn(NO_3)_215g/L、Ni(NO_3)_2 2g/L、Ca(NO_3)_2 2g/L、酒石酸1g/L,少量添加劑。最佳磷化工藝藝參數(shù)為:溫度60～70℃,時間10～15min。磷化后表面磨損明顯低于未磷化試樣,磷化膜與基體是以化學(xué)鍵結(jié)合的,因而結(jié)合力達到了47.47N,通過表面調(diào)整工藝,使磷化膜的摩擦系數(shù)由原來的0.8降到了0.3。 另一方面是把自制的少量微納米鈦酸鉀晶須加入到石墨和二硫化鉬粘結(jié)固體潤滑膜中來改善其結(jié)合力,增加其使用壽命。通過進行掃描電鏡測試形貌、成分分析,摩擦學(xué)性能測試等。結(jié)果表明,在300℃和500℃時,粘結(jié)固體潤滑膜中加鈦酸鉀晶須的耐磨壽命分別是未加鈦酸鉀晶須的2.4倍和3倍,且磨痕明顯小于未加鈦酸鉀晶。 將磷化膜作為表面預(yù)處理,與加入自制的微納米鈦酸鉀晶須增強的固體潤滑劑組合使用(稱之為復(fù)合固體潤滑膜),通過進行摩擦學(xué)性能測試及劃痕測試。結(jié)果表明,復(fù)合固體潤滑膜的耐磨壽命是未磷化直接噴涂固體潤滑膜的3倍,且摩擦系數(shù)值僅只有未磷化處理的1半以下。未磷化直接噴涂固體潤滑膜時與基體的結(jié)合力為5.32N,而復(fù)合固體潤滑膜與基體的結(jié)合力則提高到11.28N。復(fù)合固體潤滑膜提高了與基體的結(jié)合力,能保持固體潤滑膜的穩(wěn)定性和持久性,從而能改善閥門電動傳動裝置原有的蝸輪蝸桿傳動中載荷大,滑動速度高,壓力大,摩擦溫度高的極端磨擦狀態(tài),達到減磨的效果。 同時,為了進一步考查復(fù)合固體潤滑膜在高溫高壓下潤滑性能,還進行了高速鋼刀具切削性能試驗研究。如摩擦性能測試、磨損形貌分析、切削性能測試、磨損量測試等。結(jié)果表明,當進給量達到0.3mm/r時,隨著進給量的增大,復(fù)合固體潤滑膜的磨損量逐漸呈下降趨勢,在0.5mm/r時,僅為煤油切削液的1/2;在切削速度9-36 m/mim時,復(fù)合膜+煤油的切削性能均優(yōu)于煤油;在進給量0.2-0.7mm/r時,復(fù)合膜+煤油的磨損量均低于煤油,尤其是在0.5mm/r時,僅為煤油的1/3;在切削速度為18-36時m/min時,復(fù)合膜+煤油的磨損量均低于煤油,尤其是在36m/min時,僅為煤油的1/3。表明高速鋼刀具表面經(jīng)涂敷復(fù)合固體潤滑膜后,明顯提高了刀具的切削性能、刀具的耐用度和加工精度。 復(fù)合固體潤滑膜能產(chǎn)生“多重協(xié)同效應(yīng)”,因此在載荷大,壓力大,摩擦溫度高的極端磨擦狀態(tài)下,能改善潤滑條件,提高了固體潤滑膜的穩(wěn)定性和持久性。從而能改善某廠SDZH2-10閥門電動傳動裝置中原有的蝸輪蝸桿傳動中的潤滑狀況,達到減磨的效果。
【圖文】：

圖1.2二硫化相的晶體結(jié)構(gòu)Fig.l，2StruetUreofMoSZ中能保持低的摩擦系數(shù)。但是MoS:的耐，MoS:涂層膜的摩擦系數(shù)增大2一3倍，鋁潤滑性的影響主要有三方面:通常，二硫化鋁在空氣中于一184℃一400℃面的溫度上升時，，由于二硫化鋁本身或底;底材表面的氧化等，使其周圍氣氛相oS:的摩擦系數(shù)。于摩擦生熱引起MoS:發(fā)生解吸除水而干度增大及負荷加大而呈降低。

圖 1.4二硫化相與石墨的復(fù)合效應(yīng) Fig.1.4ComPlexeffeetofMoS:andgraPhite云母和石墨的復(fù)合見圖1.5。圖1.5云母50%+石墨50%的結(jié)構(gòu) Fig.1.5struetureofmicaand『aphite1.4.3欽酸鉀晶須的協(xié)同作用潤滑膜同基體表面的附著強度同樣對耐磨壽命具有顯著影響。研究表明 [2.291，在固體潤滑膜中加入石棉纖維可以提高耐磨壽命。但石棉纖維對壞境有害，因此必須開發(fā)石棉纖維替代材料。欽酸鉀晶須最初作為航天用高溫隔熱材料由美國杜邦公司于1958年開發(fā)出來[34】。80年代中期開始，研究重點轉(zhuǎn)向其應(yīng)用。從90年代開始，日本對欽酸鉀晶須的生產(chǎn)及應(yīng)用研究的壟斷地位逐漸被打破，現(xiàn)在中國、韓國等的研究者己經(jīng)涉足這一領(lǐng)域。欽酸鉀晶須作為纖維材料具有工藝簡單且價格低廉等特點130]見表卜5。欽酸鉀
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH117.22

【引證文獻】

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1 楊漢祥;梁玉蓉;譚英杰;王林艷;胡剛;段學(xué)召;;石墨/二硫化鉬/丁腈橡膠復(fù)合材料的性能[J];合成橡膠工業(yè);2013年03期

本文編號：2664196