互穿復合材料起重機伸縮臂滑塊的研究.pdf

1、研制耐磨且力學性能優(yōu)異的新型起重機伸縮臂滑塊材料是研究的熱點之一，兼具金屬與聚合物優(yōu)良性能的互穿復合材料引起人們的廣泛關注。本論文介紹了目前國內外導向滑塊材料的發(fā)展現狀以及互穿復合材料的研究進展，初步探討了泡沫金屬/聚合物互穿復合材料滑塊的理論基礎，對新型起重機伸縮臂滑塊材料的研制與應用進行了較為詳細的研究。
　　 采用注塑成型方法，以泡沫鋁為基體、聚甲醛(POM)為填充相制備了泡沫鋁/POM互穿復合材料;采用正交實驗方法，以彎

2、曲強度、無缺口沖擊強度為指標，優(yōu)化了注塑成型工藝參數;采用不同體積分數硅烷偶聯劑(KH550)溶液對泡沫鋁進行預處理，得到了最佳泡沫鋁預處理工藝;添加10％聚四氟乙烯(PTFE)以進一步改善了泡沫鋁/POM互穿復合材料的力學性能與摩擦學性能;使用光電子能譜(EDS)和電子掃描顯微鏡(SEM)觀察泡沫金屬-聚合物互穿復合材料磨損表面，以研究其摩擦磨損機理;分別對泡沫鋁/POM互穿復合材料滑塊與尼龍滑塊進行靜力分析、微觀力學分析與ANSYS

3、有限元分析，探討了兩種不同材料滑塊在起重機二節(jié)臂全伸、額定吊重工況下的應力與應變。主要結論如下:
　　 泡沫鋁/POM互穿復合材料力學性能優(yōu)異，其中彎曲強度與POM相當且是純泡沫鋁的6.3倍;其摩擦學性能介于純泡沫鋁與POM之間，摩擦系數隨著載荷增加呈下降趨勢且隨著轉速增加變化范圍較小，磨損量隨著載荷與轉速增加而增加;PTFE的加入能提高泡沫鋁/POM互穿復合材料的力學性能與摩擦學性能，其中沖擊強度提高36.1％，摩擦系數降低1

4、2.7％，磨損量減少33.3％;復合材料磨損表面EDS分析與SEM分析表明在摩擦過程中，POM在泡沫金屬表面發(fā)生轉移并形成一層轉移膜，因而有效地降低磨損。泡沫鋁/POM/PTFE互穿復合材料的力學性能與摩擦學性能可以達到尼龍滑塊材料的性能要求，其中摩擦系數降低49.1％。在QY16起重機二節(jié)臂全伸、額定吊重的工況下，泡沫鋁/POM互穿復合材料滑塊最大應變值比尼龍滑塊低27.5％，可相應降低滑塊與伸縮臂的接觸間隙，因此能提高滑塊使用壽命。