等離子弧淬火表面的摩擦磨損機(jī)理與應(yīng)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(shí)現(xiàn)零件或部件的選擇性表面淬火。使難于進(jìn)行整體淬火，局部淬火或修復(fù)的零件，獲得理想的硬度，達(dá)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(jiǎn)單，體積小，熱效率高而受到關(guān)注。在國(guó)內(nèi)外，等離子弧表面淬火的研究已轉(zhuǎn)入到實(shí)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(jī)理研究方面，國(guó)內(nèi)外研究甚少。從等離子弧淬火的工藝實(shí)踐看，宏觀認(rèn)為淬火

2、質(zhì)量良好的表面，其微觀表面狀態(tài)及表面質(zhì)量有著很大的差別，如45鋼表面淬火硬度可達(dá)60-65HRC，宏觀看，淬火前后表面質(zhì)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(huì)對(duì)摩擦磨損性能產(chǎn)生什么樣的影響，淬火表面的理想潤(rùn)滑模型如何，本文旨在這方面進(jìn)行探討，以提高表面的淬火工藝質(zhì)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(fù)運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)上對(duì)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(dòng)距離與摩擦系數(shù)和磨損量之間的關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)。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(duì)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(dǎo)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(rùn)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(jìn)行淬火條紋和網(wǎng)格與運(yùn)動(dòng)方向夾角的合理設(shè)計(jì)也是非常必要的，等離子弧淬火條紋與運(yùn)動(dòng)方向夾角成90～78°時(shí)，潤(rùn)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(rùn)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(dǎo)油潤(rùn)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(rùn)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(duì)淬火后表面進(jìn)行不同研磨量、不同化學(xué)跑合量的研究表明，淬火后表面經(jīng)過后處理工藝，會(huì)使表面潤(rùn)滑狀況得到進(jìn)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(rùn)滑模型。進(jìn)一步研究表明研磨、

6、化學(xué)跑合兩種后處理工藝相比，化學(xué)跑合對(duì)于提高摩擦副的減摩與耐磨性具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在淬火后表面粗糙度Ra為0.6～0.8μm以下時(shí)，可直接采用化學(xué)跑合工藝，提高二次加工的效率和配合性能。將化學(xué)跑合應(yīng)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(jiǎn)化工序，提高了生產(chǎn)效率。 通過對(duì)裝甲車及坦克零部件進(jìn)行選擇性表面淬火工藝處理，解決了裝甲車輛上大件修復(fù)部位局部淬火的難題，如扭力軸、曲