Mn-Cu阻尼合金與四種金屬材料的摩擦振動噪聲特性對比研究.pdf

1、由摩擦引起的振動會導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)從而降低機(jī)械設(shè)備的精度、穩(wěn)定性和使用壽命，而產(chǎn)生的噪聲更會嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，危害人們的身心健康。因此，減少振動、降低噪聲已成為當(dāng)今亟待解決的難題。近年來，人們通過采用具有高減振性能的阻尼合金材料制造成振動源和噪聲源等機(jī)械結(jié)構(gòu)件來減輕或防止振動和噪聲已成為一種快捷有效的途徑。然而在實(shí)際生產(chǎn)生活中相互接觸的兩個物體之間由于不可避免地外界因素而發(fā)生相對滑動摩擦并產(chǎn)生振動和噪聲現(xiàn)象是比較常見的，因此研究將阻尼合金直

2、接作為摩擦副材料相互摩擦?xí)r對滑動摩擦振動噪聲現(xiàn)象的影響情況具有很好的創(chuàng)新性和實(shí)用性，能夠?yàn)榭刂平鉀Q摩擦振動噪聲問題提供一定指導(dǎo)作用。
　　本文為研究具有高阻尼性能的新型Mn-Cu阻尼合金材料的滑動摩擦振動噪聲特性，首先在球-平面接觸模式下選取蠕墨鑄鐵(RuT350)、鍛鋼(20CrMnMo)、球墨鑄鐵(QT400)和鋁合金(7075)四種相對減振性能更低的傳統(tǒng)金屬合金作為對比材料進(jìn)行了球-盤滑動摩擦振動噪聲試驗(yàn)，之后又在平面-平面

3、接觸模式下選取蠕墨鑄鐵和鍛鋼兩種金屬合金作為對比材料進(jìn)行了銷-盤滑動摩擦振動噪聲試驗(yàn)。通過對摩擦試驗(yàn)中采測的摩擦噪聲聲壓、振動加速度以及動態(tài)摩擦力等信號的分析處理，以及試驗(yàn)后試樣磨損表面磨痕形貌分析，研究了Mn-Cu阻尼合金等不同材料對摩擦噪聲特性、界面振動特性以及摩擦磨損行為的影響情況。此外，綜合對比分析了兩種接觸模式下Mn-Cu阻尼合金等材料對摩擦振動和噪聲的影響差異和區(qū)別，并結(jié)合試樣表面磨痕形貌來初步探討和解釋阻尼合金產(chǎn)生影響差異

4、的原因及作用機(jī)理。主要結(jié)論如下:
　　1、在球-盤摩擦噪聲試驗(yàn)中，蠕墨鑄鐵、鍛鋼和球墨鑄鐵材料隨著試驗(yàn)持續(xù)到一定時間后容易產(chǎn)生高強(qiáng)度、多頻率的連續(xù)摩擦尖叫噪聲，而鋁合金材料在試驗(yàn)初始階段就出現(xiàn)較高聲壓級的不連續(xù)摩擦噪聲并持續(xù)到試驗(yàn)結(jié)束，且這四種材料在試驗(yàn)穩(wěn)定階段摩擦系統(tǒng)的振動加速度和噪聲聲壓時域信號均出現(xiàn)明顯的連續(xù)波動且振動幅值較大;相比之下，Mn-Cu阻尼合金材料在整個試驗(yàn)過程中只出現(xiàn)低聲壓級、低頻率的摩擦噪聲，摩擦系統(tǒng)的振動和

5、噪聲時域信號并沒有發(fā)生連續(xù)大幅值波動。
　　2、在銷-盤摩擦噪聲試驗(yàn)中，兩種法向載荷下蠕墨鑄鐵、鍛鋼和阻尼合金這三種材料對摩擦噪聲和振動特性的影響存在相同的規(guī)律和趨勢:試驗(yàn)中這三種材料都產(chǎn)生了高聲壓級、頻率成分較復(fù)雜的摩擦尖叫噪聲，噪聲強(qiáng)度由低到高排列依次是蠕墨鑄鐵、阻尼合金、鍛鋼材料，且后兩者的振動加速度和聲壓時域信號波形明顯比鑄鐵材料的更加連續(xù)、幅值波動更大。
　　3、同一接觸模式下不同材料的界面摩擦磨損行為存在明顯的區(qū)

6、別和差異。在球-平面接觸模式下，蠕墨鑄鐵、鍛鋼和球墨鑄鐵材料的磨痕寬度較小，磨痕區(qū)域可觀察到明顯的磨屑堆積、犁溝和剝落等磨損特征，表面磨痕輪廓存在明顯的凹凸不平現(xiàn)象;相比之下，Mn-Cu阻尼合金和鋁合金材料的磨痕寬度更大且深度更深，磨屑產(chǎn)生更多更嚴(yán)重且主要集中分布在磨痕兩側(cè)，磨痕區(qū)域以光滑的犁溝磨損特征為主，表面磨痕輪廓曲線較為平整。在平面-平面接觸模式下，蠕墨鑄鐵、鍛鋼和阻尼合金材料的磨損表面均出現(xiàn)不同程度的磨屑堆積“第三體”層、犁溝

7、以及粘著剝落等現(xiàn)象，其中蠕墨鑄鐵材料磨痕形貌主要以犁溝現(xiàn)象為主，磨損特征相對更輕微，而Mn-Cu阻尼合金和鍛鋼材料的磨損特征則更加突出，表面形貌也更加“復(fù)雜”。
　　4、在本試驗(yàn)工況條件下，Mn-Cu阻尼合金材料影響摩擦振動噪聲的作用機(jī)理主要包括兩個部分:材料本身特有的減振機(jī)理以及磨損表面的磨屑堆積“第三體”層、粘著剝落和犁溝等界面“不平順”特征引起的界面效應(yīng)。其中在球-平面接觸模式下，Mn-Cu阻尼合金材料由于在本身的減振機(jī)理和