等離子弧淬火表面的摩擦磨損機理與應用研究.pdf

1、等離子弧，作為僅次于激光的、高能量密度的表面熱處理熱源，可以實現(xiàn)零件或部件的選擇性表面淬火。使難于進行整體淬火，局部淬火或修復的零件，獲得理想的硬度，達到使用低廉的材料，獲得性能優(yōu)異表面的目的。由于它的熱源裝置便宜，成本低，操作簡單，體積小，熱效率高而受到關注。在國內外，等離子弧表面淬火的研究已轉入到實用階段，淬火后零件的壽命明顯提高。但是在等離子弧淬火表面的摩擦磨損機理研究方面，國內外研究甚少。從等離子弧淬火的工藝實踐看，宏觀認為淬火

2、質量良好的表面，其微觀表面狀態(tài)及表面質量有著很大的差別，如45鋼表面淬火硬度可達60-65HRC，宏觀看，淬火前后表面質量相似，但用微觀分析發(fā)現(xiàn)所獲得的表面粗糙度、表面輪廓形狀均有較大的不同，究竟這些因素會對摩擦磨損性能產(chǎn)生什么樣的影響，淬火表面的理想潤滑模型如何，本文旨在這方面進行探討，以提高表面的淬火工藝質量，為今后淬火參數(shù)控制提供理論依據(jù)。 通過控制加工精度、加工紋理的方向、淬火參數(shù)保持試件初始條件的一致性，然后在V-70

3、0往復運動試驗機上對淬火后形成的各種典型形貌的試件，在不同載荷、不同速度、不同滑動距離與摩擦系數(shù)和磨損量之間的關系進行試驗。用OLYMPUS金相組織分析儀分析各種淬火參數(shù)的組織成分。用SEM、表面輪廓儀研究表面摩擦前后的形貌特征。 通過對等離子弧淬火表面分析發(fā)現(xiàn)，在等離子弧掃描過的表面呈現(xiàn)條紋狀淬硬帶，淬硬帶的垂直切向斷面呈現(xiàn)含有隱晶馬氏體的月牙帶，月牙帶在表面形成5μm左右的凸起，使表面輪廓產(chǎn)生類似正弦波的形狀。由于不同的淬火

4、硬度、淬火槍的噴嘴直徑、掃描螺距導致表面的波高、波距、波寬及波的斜率隨之改變，從而影響表面的潤滑狀態(tài)，綜合研究表明：合理地控制等離子弧淬火條紋的波高、波距、波寬及波的斜率可以獲摩擦磨損性能優(yōu)良的表面。 而進行淬火條紋和網(wǎng)格與運動方向夾角的合理設計也是非常必要的，等離子弧淬火條紋與運動方向夾角成90～78°時，潤滑效果最好，因之摩擦系數(shù)最小，減摩性能最佳；淬火網(wǎng)格α-β中，α方向的淬火帶90～78°、β方向的淬火帶45°潤滑效果最

5、好，摩擦系數(shù)最小，減摩性能最佳；淬火網(wǎng)格中α-β中α方向帶具有增大油楔力的作用和β方向的淬火帶具有導油潤滑的作用，使網(wǎng)格淬火表面比條紋淬火表面具有更加優(yōu)異的減摩與潤滑效果，所以合適的網(wǎng)格淬火比條紋淬火表面具有更好的減摩性與耐磨性。 通過對淬火后表面進行不同研磨量、不同化學跑合量的研究表明，淬火后表面經(jīng)過后處理工藝，會使表面潤滑狀況得到進一步改善，但需要保持一定的波度值，只有合理的波度值才能建立理想的潤滑模型。進一步研究表明研磨、

6、化學跑合兩種后處理工藝相比，化學跑合對于提高摩擦副的減摩與耐磨性具有明顯的優(yōu)勢，在淬火后表面粗糙度Ra為0.6～0.8μm以下時，可直接采用化學跑合工藝，提高二次加工的效率和配合性能。將化學跑合應用于等離子弧淬火的后處理工藝，使等離子弧淬火工藝作為最后一道工序，大幅度提高零部件的減摩性與耐磨性，簡化工序，提高了生產(chǎn)效率。 通過對裝甲車及坦克零部件進行選擇性表面淬火工藝處理，解決了裝甲車輛上大件修復部位局部淬火的難題，如扭力軸、曲