钢球检测展开面表面微结构干摩擦特性研究

摘要

钢球无损检测是保证钢球质量的重要环节，钢球表面质量检测设备中球面展开依靠核心零件展开轮。展开轮过度磨损导致钢球运动偏差降低检测精度和效率。目前技术每检测5万个钢球就需要更换展开轮，而展开轮价格昂贵且完全依赖进口，因此实现展开轮的国产化、提高展开轮耐磨损性能成为亟待解决的问题，本文将微结构技术应用于展开轮，需要对微结构摩擦特性进行更深入的研究。
　　本文针对展开轮工作面磨损严重的问题，设计了不同几何参数的微结构形式，通过显微硬度试验对微结构物理性能进行了表征，为分析微结构磨损行为特点作铺垫。根据展开轮工作实际工况设计试验方案，进行表面微结构摩擦试验研究，结合微结构表面性质分析了微结构摩擦行为及磨损特性，确定了摩擦磨损性能最优的微结构形状参数。依据Archard磨损理论与试验分析结果，考虑微加工造成的材料改性对磨损特性的影响，提出了一种微结构磨损模型。采用ANSYS中的磨损子程序进行数值模拟，模拟与试验平均误差5％，验证了微结构磨损模型的可行性与数值模拟仿真的有效性，进一步完善了表面微结构磨损理论。
　　最后针对试验优选的正方形、菱形凹坑微结构形状，基于微结构磨损模型，以面积为变量进行数值模拟，确定了凹坑微结构耐磨性能最佳面积。
　　本文完成了展开轮表面微结构的耐磨设计，对延长展开轮使用寿命具有重要意义，并提供一种研究微结构磨损性能的新思路和新方法。

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第1章 绪论

1.1课题来源及研究的背景意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第2章 表面微结构设计及性能表征

2.1表面微结构设计

2.2表面微结构性能表征

2.3本章小结

第3章 表面微结构摩擦性能试验

3.1试验条件及方法

3.2凹坑微结构摩擦试验结果及分析

3.3条纹形及网纹形微结构摩擦试验结果及分析

3.4展开轮表面微结构优选

3.5本章小结

第4章 表面微结构磨损模型建立及数值模拟

4.1表面微结构磨损模型建立

4.2微结构磨损模型数值模拟验证

4.3微结构磨损模型可行性分析

4.4凹坑微结构数值模拟

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢