本文關(guān)鍵詞： 激光表面微織構(gòu) 加工工藝 潤滑 減阻　出處：《寧波大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：表面微織構(gòu)技術(shù)在摩擦減阻領(lǐng)域可以發(fā)揮巨大的作用。本文探討了激光表面微織構(gòu)加工技術(shù)對氧化鋁陶瓷和氮化硅陶瓷的加工能力,并利用實(shí)驗(yàn)和仿真分析了流體潤滑情況下凹坑型表面微織構(gòu)對材料摩擦學(xué)性能的影響。通過采用大功率納秒激光器,本文對單點(diǎn)多脈沖加工工藝和環(huán)形填充加工工藝在氧化鋁陶瓷凹坑型表面微織構(gòu)的制備能力進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),單點(diǎn)多脈沖加工工藝加工效率高、產(chǎn)生的殘余應(yīng)力小,但加工質(zhì)量對光斑質(zhì)量依賴性較強(qiáng),制備的微織構(gòu)凹坑直徑的變化范圍在18-53μm之間;環(huán)形填充加工法應(yīng)用范圍更廣,可以用來制備凹坑直徑大于70μm的凹坑型表面微織構(gòu)。環(huán)形填充方式工藝參數(shù)的調(diào)整可以有效地提高加工質(zhì)量,但加工效率相對較低。實(shí)驗(yàn)還對超短脈沖皮秒激光對氧化鋁陶瓷和氮化硅陶瓷凹槽型表面微織構(gòu)的制備能力進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:調(diào)整平均功率、掃描速度、重復(fù)次數(shù)等工藝參數(shù)可有效地降低凹槽底部粗糙度、減小凹槽壁面錐度和減少氧化產(chǎn)物。本文利用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)分析了凹坑型微織構(gòu)對耐磨性工程材料聚酰亞胺摩擦性能的影響。結(jié)果表明:凹坑型表面微織構(gòu)可以有效地提高聚酰亞胺材料流體潤滑時的摩擦學(xué)性能。一定間距的表面微織構(gòu)可以有效地提高摩擦副的承載能力,減小摩擦副間的摩擦力,但間距過小時,加工過程產(chǎn)生的毛刺會嚴(yán)重影響表面粗糙度,從而使摩擦力增大。當(dāng)凹坑邊緣間距大于10μm,凹坑直徑30μm、深度10-15um時摩擦學(xué)性能最好。通過對弧型凹坑表面微織構(gòu)流體潤滑狀態(tài)的摩擦學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬,得出結(jié)論:表面微織構(gòu)的引入能夠增加法向承載,并且減小水平方向的摩擦力;表面微織構(gòu)的動壓潤滑性能與織構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律及流體域中渦流有關(guān),流體域中渦流不利于法向承載的增大和摩擦力的減小。在實(shí)驗(yàn)條件下當(dāng)凹坑深度為5-10μm,凹坑寬度40μm時摩擦學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)。本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)論在陶瓷等硬脆性材料的織構(gòu)化處理和微織構(gòu)減阻技術(shù)在聚酰亞胺等耐磨性材料的應(yīng)用方面具有一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:Surface microtexture technology can play an important role in friction and drag reduction. In this paper, the processing ability of laser surface microtexture on alumina and silicon nitride ceramics is discussed. The effect of surface microtexture on the tribological properties of the material under fluid lubrication is analyzed by using high power nanosecond laser. In this paper, the preparation ability of single-point and multi-pulse processing technology and annular filling process on the micro-texture of alumina ceramic pit surface is analyzed. It is found that the single-point multi-pulse processing process has high processing efficiency and small residual stress. However, the processing quality has a strong dependence on the spot quality, and the diameter of the prepared microtexture pits varies from 18 to 53 渭 m, and the annular filling method is more widely used. It can be used to fabricate concave surface microtexture with pit diameter greater than 70 渭 m. The processing quality can be improved by adjusting the technological parameters of annular filling method. But the processing efficiency is relatively low. The preparation ability of ultrashort pulse picosecond laser on the grooved surface microtexture of alumina and silicon nitride ceramics is analyzed. The results show that the average power and scanning speed are adjusted. The process parameters such as repetition times can effectively reduce the bottom roughness of the grooves. In this paper, the effect of pit microtexture on the friction properties of polyimide was analyzed by friction and wear tester. The results show that the surface microtexture of pit type can be used to reduce the surface taper of grooves and reduce the oxidation products. In order to effectively improve the tribological properties of polyimide materials under fluid lubrication, the bearing capacity of friction pairs can be effectively improved by surface microtexture with certain spacing. Reducing the friction force between the friction pairs, but if the distance is too small, the burrs produced during the machining process will seriously affect the surface roughness. Thus the friction force is increased. The tribological performance is the best when the edge spacing of the pit is greater than 10 渭 m, the pit diameter is 30 渭 m, and the depth is 10-15 um. The tribological properties of the micro-texture fluid lubrication state on the surface of the arc pit are simulated numerically. It is concluded that the introduction of surface microtexture can increase the normal bearing capacity and decrease the horizontal friction force, and the hydrodynamic lubrication performance of the surface microtexture is related to the variation of texture parameters and the eddy current in the fluid domain. The eddy current in the fluid domain is not conducive to the increase of normal load and the decrease of friction force. Under experimental conditions, the tribological properties are optimized when the depth of the pit is 5-10 渭 m and the width of the pit is 40 渭 m. Texture treatment and microtexture drag reduction technology have a certain guiding significance in the application of polyimide and other wear-resistant materials.
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ174.6;TN249

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本文編號：1498454