镀锌和QPQ处理销轴摩擦磨损行为对比

摘要

表面处理是提高机械零部件耐磨性能和使用寿命的有效方法。针对某型号石油装备产品机械手抓手上使用的40Cr钢销轴,对表面分别采用镀锌处理和盐浴复合处理(Quench-polish-quench,QPQ),对比研究基体材料及两种不同表面处理后试样的球-平板往复干摩擦磨损行为,并对摩擦过程中产生的声发射信号进行记录和分析。试验结果表明,QPQ处理后表面硬度显著提高,深度方向的硬度分布满足设计要求,有效硬化层深度为0.3 mm。各试样基体均为细小均匀的回火索氏体组织,镀锌试样表面镀层厚度25μm,QPQ处理的试样表面形成了氧化层+化合物层+扩散层组织。两者摩擦因数曲线变化规律有一定差别,先上升后下降,随后达到稳定值。镀锌试样摩擦因数更高,最大达到0.50,随后逐步稳定于0.36;而QPQ试样最高仅为0.18,并迅速达到稳定阶段至0.16。同时,镀锌试样摩擦曲线上的微小波动更明显,摩擦过程不稳定程度更大。镀锌试样表面磨痕的最大深度比QPQ试样稍小,但最大宽度更大,磨损体积更大。声发射信号事件计数与摩擦因数之间存在相同的变化规律,即摩擦因数越高,声发射信号事件计数越多,信号数量与摩擦磨损的各阶段存在对应关系。相对来说,镀锌试样的声发射信号事件计数更多,信号能量也更大。