【摘要】：灰鑄鐵因其具有良好的鑄造性能、切削加工性能、抗震性能和低廉的成本而廣泛應(yīng)用于制造各類機(jī)床導(dǎo)軌。作為機(jī)床重要組成部分的機(jī)床導(dǎo)軌,其耐磨損性能的好壞,直接決定著機(jī)床的加工精度和使用壽命。近年來,傳統(tǒng)機(jī)床行業(yè)正在向著中高端、數(shù)控化高精密重載機(jī)床發(fā)展,導(dǎo)軌的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求也相應(yīng)提高,機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性限制了機(jī)床的加工精度和穩(wěn)定性的提高�；瑒訖C(jī)床導(dǎo)軌的磨損形式主要是磨粒磨損和粘著磨損。相較于傳統(tǒng)方法,本文采用激光熔凝的手段,在灰鑄鐵表面構(gòu)建具備自然界耐磨損生物原型耦合特征的仿生耦合結(jié)構(gòu),在干滑動磨損和油潤滑滑動磨損情況下,分別對仿生耦合試樣的耦元材料、耦元形狀、條狀耦元的特征量(處理面積和磨損角度)對耐磨損性能的影響進(jìn)行了研究,并探討了仿生耦合灰鑄鐵的磨損機(jī)理。取得的主要結(jié)論如下:1.揭示了仿生耦合單元體與基體間顯微硬度差值對試樣的干滑動磨損性能的影響,隨著仿生耦合單元體與基體表面的顯微硬度差值的增大,試樣的磨損失重量呈現(xiàn)一個先減小后增大的趨勢。當(dāng)仿生耦合單元體的顯微硬度與對磨副相當(dāng)時,仿生耦合試樣的磨損失重量最少,耐磨損性能最優(yōu)。2.闡明了形狀耦元對仿生耦合處理試樣的干滑動耐磨損性能的影響,網(wǎng)狀仿生耦合試樣的耐磨損性能最優(yōu),在載荷和運(yùn)行速度改變時,網(wǎng)狀仿生耦合試樣仍具有優(yōu)良的耐磨損性能。點(diǎn)狀仿生耦合試樣、條狀仿生耦合試樣相較于未處理試樣,分別能夠提高其耐磨損性能的70.1%和197.2%。3.針對條狀耦元的分布以及磨損角度對仿生耦合試樣干滑動磨損性能的影響進(jìn)行闡述,相鄰單元體之間的間距變小,試樣的磨損失重量減小,耐磨損性能提高。相鄰單元體之間的間距不變時,磨損角度為45°的仿生耦合試樣的耐磨損性能最優(yōu)。橫向單元體在磨損過程中主要起著支撐作用,試樣的磨損失重量與單元體面積呈現(xiàn)反比例關(guān)系,縱向單元體在磨損過程中主要起著阻礙磨粒前進(jìn)和犁溝延伸的作用。磨損角度對于試樣磨損失重量的影響,歸納為:?m=?m0-0.0212S?Cosα-0.0241S?Sinα。4.針對油潤滑條件下,提出了顯微硬度刻痕法來研究仿生耦合試樣的磨損性能,分別以顯微硬度刻痕的面積變化和由顯微硬度刻痕高度變化計算所得的磨損失重量來描述仿生耦合試樣的油潤滑磨損性能,同時在干磨損的情況下對顯微硬度刻痕法的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。5.采用顯微硬度刻痕法,揭示了不同形狀耦元對仿生耦合處理試樣油潤滑磨損性能的影響機(jī)制,不同耦元形狀仿生耦合試樣的耐磨損性能的排列順序:未處理試樣點(diǎn)狀仿生耦合試樣條狀仿生耦合試樣全熔凝處理試樣網(wǎng)狀仿生耦合試樣。6.在油潤滑條件下,闡述了單元體面積和磨損角度對仿生耦合試樣滑動磨損性能的影響機(jī)制。當(dāng)磨損距離為6000m時,試樣的磨損失重量隨著橫向單元體的面積增大而減小:?m=6.18024-0.00909?ran;縱向單元體的面積對試樣磨損失重量的影響:?m=6.18938-0.00956?ong;磨損角度對于油潤滑條件下試樣磨損性能的影響:?m=?m0-0.00909S?Cosα-0.00956S?Sinα。7.揭示了單元體的非均勻排布對仿生耦合處理試樣磨損性能影響的規(guī)律。單元體非均布型仿生耦合試樣的耐磨損性能排列:非中心對稱型非均布仿生耦合試樣中心對稱型非均布仿生耦合試樣均布型仿生耦合試樣。均布型仿生耦合試樣的耐磨損性能最優(yōu),根據(jù)機(jī)床導(dǎo)軌受力不均的特點(diǎn),可以采用非均布型仿生耦合結(jié)構(gòu)來提高導(dǎo)軌的耐磨損性能。
【圖文】：

1.1 滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖: (a)三角形導(dǎo)軌; (b) 矩形導(dǎo)軌; (c) 燕尾形導(dǎo)軌;圓形導(dǎo)軌g.1.1 The sketch of sliding guideway：(a) Triangle guideway; (b) Rectangguideway; (c) Dovetail guideway; (d) Circular guideway

圖 1.2 磨粒磨損模型[32]Fig.1.2 The Modal of abrasive wear[32]對象的數(shù)量以及特性，將磨粒磨損分成三成形式：1.三對象間產(chǎn)磨表面之間，，隨著磨損的進(jìn)行，磨粒將在較軟對磨材料的表面
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG143.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2555782