磁场条件下45钢小位移摩擦磨损实验研究

摘要

随社会的进步，科技的发展，尤其是磁学应用技术的日渐成熟，需要在磁环境下工作的摩擦副越来越普遍。如何降低磁场条件下的摩擦磨损、延长摩擦副的寿命，提高摩擦副的效率、可靠性，是一个极具现实意义的课题。本研究中设计了用于夹持直流励磁线圈的夹具，并设计、加工了实验中所用试样，制定了实验的方案、流程。实验主机采用HSR-2M型往复摩擦磨损试验机。
　　本文以机械制造行业中广泛使用的45钢为主要研究对象。首先进行45钢销与45钢盘在直流稳恒磁场条件进行摩擦磨损实验。然后采用GCr15钢/45钢球盘配副在永磁体磁场情况下进行摩擦磨损实验探究。两种实验情况下分别就载荷、磁感应强度等参数对摩擦学性能的效应进行了探究。同时利用了金相显微镜等仪器对磨损表面进行了微观形貌测试、分析。具体内容如下:
　　探究了磁感应强度对两种情况下的摩擦副的摩擦学规律。实验结论表明，施加磁场能够有效地减小摩擦系数，降低磨损率，即磁场能够改善45钢销/盘自配副以及GCr15钢球/45钢盘摩擦副的磨擦学性能。
　　探究了永磁体磁场情况下，滑动速度对GCr15钢球/45钢盘摩擦副的磨损性能的影响。结果结论表明,在同样载荷、磁感应强度情况下，随着滑动速度地增大，摩擦副的磨损率及摩擦系数均降低。
　　探究了在两种磁场条件下，磁感应强度、滑动速度等其他条件一定时，载荷对摩擦学性能的影响。结果显示：增大载荷可以减小摩擦系数，增加磨损率。
　　直流稳恒磁场条件下磨损主要为粘着磨损、剥落现象并有些许氧化磨损。载荷的增大使得摩擦热增多，摩擦副表面的塑性增强，磨损量加大。同时摩擦副表面接触区域的真实面积变大，造成摩擦系数减小。
　　施加永磁体磁场能够减轻45钢/GCr15钢摩擦副的摩擦磨损。无磁场时摩擦磨损为典型的磨粒磨损，磨损表面有明显的犁沟，磨损系统表现为磨损率和摩擦系数较大。有磁场时，磨损形式主要为黏着磨损。永磁体磁场情况下，加大载荷造成摩擦副磨损恶化。当载荷增大时,磨损形式从较轻微的黏着磨损变成较严重的黏着磨损，并向着磨粒磨损的方向变化，同时脱落现象也随之加剧。永磁体磁场条件下，速度的增大有利于摩擦磨损的减轻。速度的增大使得磨损形式由较严重的黏着磨损转化为轻微的黏着磨损。

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1. 绪论

1.1 本课题研究的目的与意义

1.2 摩擦学发展

1.3 干摩擦学研究现状

1.4 摩擦学知识与理论

1.5 磁学知识

1.6 本课题研究的主要内容

1.7 本章小结

2 实验设计及实验方法

2.1. 实验主机

2.2 其他实验设备

2.3 实验夹具设计

2.4 实验材料及磁场施加方式

2.5 实验规程

2.6 实验原理及实验方法

2.7 本章小结

3 直流磁场条件下摩擦磨损试验结果分析

3.1 有无磁场对摩擦学性能的影响

3.2 磁场条件下载荷对摩擦磨损性能的影响

3.3 直流磁场条件下磨损机理研究

3.4 本章小结

4 永磁体磁场条件下摩擦磨损试验结果分析

4.1 磁感应强度对摩擦学性能的影响

4.2 永磁体磁场条件下滑动速度对摩擦磨损性能的影响

4.3 永磁体磁场条件下载荷对摩擦磨损性能的影响

4.4 本章小结

5 永磁体磁场影响摩擦磨损机制的探讨

5.1 有无磁场条件下，45钢盘的表面形貌对比

5.2 磁场对金属材料磨损机制的讨论

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录A 主要符号说明

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢