本文關鍵詞：304不銹鋼激光表面微造型與其摩擦磨損性能研究

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【摘要】：在滑動摩擦中,對接觸表面進行特殊的微造型處理可以有效減小摩擦損失。激光表面微造型是加工微坑形貌一種高效和可控的方法。由于激光束脈沖的強度高,微坑附近的表面區(qū)域也經(jīng)歷了熔化和快速重新凝固的過程。各國學者很少有人關注微坑周圍凸起對摩擦性能和磨損行為的影響,相關研究文獻也甚少。因此,研究不同參數(shù)對微造型形貌和尺寸的影響以及凸起在摩擦性能中的作用至關重要。本文介紹了激光表面微造型技術的研究現(xiàn)狀,分析了加工過程中所涉及的物理現(xiàn)象及其對微造型形貌的影響,建立了脈沖激光燒蝕微坑的數(shù)值仿真模型,并進行了試驗驗證,討論了不同激光參數(shù)對微造型形貌和尺寸的影響,研究了微造型及其凸起的摩擦磨損性能,具體內(nèi)容如下:首先,詳述了激光表面微造型的物理原理,分析了反沖壓力、表面張力和輔助氣體對熔融金屬的流體動力學作用。以304不銹鋼板為研究對象,綜合考慮上述影響因素,建立了激光燒蝕微坑的數(shù)值仿真模型,分析了不同能量和脈沖個數(shù)對微坑形貌和尺寸的影響。進行了激光表面微造型的試驗。采用控制變量法,研究了脈沖能量、脈沖個數(shù)和脈沖頻率對微造型形貌的影響,脈沖能量、脈沖個數(shù)和強氣壓對微造型尺寸的影響,結(jié)合加工過程中出現(xiàn)的反沖壓力在能量平衡中的作用以及表面張力在Marangoni流動中的作用,闡述了出現(xiàn)形貌和尺寸變化的原因,據(jù)此進行激光表面微造型的加工優(yōu)化。進行了激光表面微造型的摩擦磨損試驗。對比分析了不同工況下的普通試樣、微造型試樣和去除凸起的微造型試樣的摩擦性能,發(fā)現(xiàn)未去除凸起的微造型試樣有著最好摩擦性能,分析了微造型凸起在滑動摩擦中的作用機理,并進行了磨損實驗。最后,論文對所做的工作進行了總結(jié),并對今后的進一步研究方向進行了展望。
【關鍵詞】：激光加工 微造型 微坑 凸起 摩擦磨損
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 研究背景與實用意義9-10
• 1.2 表面微造型技術10-12
• 1.3 激光表面微造型技術12-18
• 1.3.1 激光加工技術的發(fā)展12-13
• 1.3.2 激光表面微造型技術的應用研究13-16
• 1.3.3 國內(nèi)激光表面微造型技術的研究進展16-17
• 1.3.4 激光表面微造型的仿真研究17-18
• 1.4 不同微造型形貌對摩擦性能的影響18-20
• 1.5 論文的主要內(nèi)容和整體結(jié)構(gòu)20-21
• 第二章 激光表面微造型的物理原理與有限元仿真21-34
• 2.1 物理模型21-22
• 2.2 流體與傳熱學模型22-25
• 2.2.1 流體力學連續(xù)性方程22
• 2.2.2 高速流動下的對流換熱22-23
• 2.2.3 反沖壓力在能量平衡中的作用23-24
• 2.2.4 Marangoni流對熔融金屬的流體動力學作用24-25
• 2.3 激光加工過程中各要素影響25-27
• 2.3.1 材料對激光的反射和吸收25
• 2.3.2 激光熱源25-26
• 2.3.3 輔助氣體對熔融態(tài)金屬的流體動力學的作用26-27
• 2.4 激光表面微造型有限元模型的建立27-30
• 2.4.1 建立模型的假設27-28
• 2.4.2 有限元模型的建立28-30
• 2.5 仿真結(jié)果討論30-33
• 2.5.1 單脈沖微造型的作用過程30-32
• 2.5.2 不同激光參數(shù)對微造型尺寸的影響32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 激光參數(shù)對表面微造型形貌和尺寸的影響34-50
• 3.1 試驗準備34-35
• 3.1.1 光纖激光器34
• 3.1.2 形貌觀測儀器34-35
• 3.1.3 微造型材料35
• 3.2 試驗步驟35-40
• 3.2.1 激光器參數(shù)的選擇35-37
• 3.2.2 微形貌特性的表征37-38
• 3.2.3 激光表面微造型的影響因素38-40
• 3.3 激光表面微造型40-49
• 3.3.1 激光參數(shù)對微造型形貌的影響40-45
• 3.3.2 激光參數(shù)對微造型尺寸的影響45-47
• 3.3.3 強氣壓對微造型尺寸的影響47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 304不銹鋼激光表面微造型的摩擦磨損試驗50-60
• 4.1 試驗準備50-51
• 4.1.1 摩擦磨損試驗機50
• 4.1.2 對磨件50-51
• 4.1.3 試驗條件及預處理51
• 4.2 試驗步驟51-53
• 4.3 試驗結(jié)果53-59
• 4.3.1 不同試樣摩擦性能對比53-56
• 4.3.2 未拋光的微造型試樣摩擦性能研究56-58
• 4.3.3 磨損試驗58-59
• 4.4 本章小節(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)與創(chuàng)新點60-61
• 5.1.1 本文總結(jié)60
• 5.1.2 創(chuàng)新點60-61
• 5.2 研究展望61-62
• 參考文獻62-66
• 致謝66-67
• 攻讀學位期間的學術成果與獲得的榮譽67-69

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鐘美鵬;;數(shù)控加工缸套工作表面微坑的方法研究[J];制造技術與機床;2006年04期

2 汪建春;;表面微坑電化學加工技術研究[J];職業(yè)圈;2007年17期

3 王s，

本文編號：1036333