冷作模具成型压力大、应力状态复杂,在工业生产中常常伴随过度磨损、疲劳失效等问题出现,因此在Cr12模具钢表面进行了软氮化工艺处理基础上,对比分析了有无氮化处理对材料硬度、表面耐磨性的影响,探讨了氮化处理前后表面的摩擦磨损特性。结果表明氮化处理后Cr12钢出现由白亮层(厚度约3μm)和扩散层(深度达20μm以上)组成的渗氮层,其中白亮层氮元素含量较高,而在扩散层氮元素沿深度方向呈递减分布;Cr12钢氮化前后表面平均维氏硬度由HV50=504.8提高到HV50=653.4,磨损量由42969.6μm3减少到3068.1μm3,表明气体软氮化处理对Cr12钢表面硬度与耐磨性能均有显著提高;氮化处理的磨损表面以磨粒磨损为主,而未氮化处理磨损表面的疲劳剥落特征显著,并伴有强烈的氧化磨损现象。

采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对机械密封用O形丁腈橡胶圈进行了轴对称有限元分析,重点考察了位移幅值、介质压力、压缩率及摩擦系数对其微动特性的影响.结果表明:随着位移幅值的增加,O形圈在微动界面上可呈现黏着、混合黏滑和完全滑移3种不同的接触状态;介质压力、压缩率及摩擦系数对O形圈的微动运行行为有重要影响;混合黏滑状态下O形圈密封界面摩擦力的显著波动会影响浮动环的浮动性;滑移状态下O形圈伴随着较高的Von Mises应力易导致其发生剪切破坏、表面磨损加剧;而在黏着状态下O形圈的综合性能最佳.因此,应避免O形圈运行于混合黏滑状态,压缩率取10%左右,并降低摩擦系数,以减缓其表面磨损和剪切破坏并满足补偿环浮动性和追随性.

目的探讨高寒/热服役温度(−50~60℃)对聚氨酯材料摩擦学行为的影响。方法以聚氨酯/316L不锈钢为研究对象,采用UMT-3型摩擦磨损试验机,并结合高低温试验装置进行不同服役温度下的摩擦磨损实验。着重分析聚氨酯/316L密封副界面的摩擦系数演变规律、聚氨酯磨损表面形貌及损伤机制等重要特性。结果低温区段(−50~0℃)时,随温度升高,摩擦副界面的摩擦系数由−50℃时的1.08降低至0℃的0.77;聚氨酯的磨损率均在0.5 kg/m以下,抗磨损性能增强;由于微切削作用,发生了微观分子的断裂,导致磨损表面颗粒物较多,−50℃时的磨屑平均尺寸为87.3μm,其主要磨损机制为磨粒磨损。常温(25℃)及高温(60℃)环境则加剧了材料的磨损,磨损率均高于1 kg/m,界面的摩擦系数分别为0.98和0.62。常温环境下,宏观分层剥落起主导作用,表现为疲劳磨损特征;高温时,则因摩擦热导致磨损表面出...

磨粒磨损是许多流体机械中橡塑密封件常见的失效形式,外部入侵的污染物或内部衍生的磨粒往往突破材料的耐磨强韧极限.本文开展了聚四氟乙烯(PTFE)/316L不锈钢摩擦副在油润滑工况下的磨粒磨损实验.评价了颗粒尺寸作用下密封副的摩擦学性能和磨损机制.结果表明:除纯油润滑状态外,摩擦系数与316L磨痕表面损伤程度与颗粒尺寸呈现负相关,颗粒临界尺寸前后的颗粒运行行为和损伤机制差异显著.在颗粒临界尺寸之上时,完整的颗粒仅钉扎入PTFE磨痕边缘而未能穿越密封界面,部分被碾碎的颗粒可进入接触区域中心;随着颗粒尺寸的减小,单个嵌入颗粒演变为堆积性“颗粒群”,表现出明显的“砂轮效应”;在颗粒临界尺寸之下时,颗粒粒度小于润滑油膜厚度,摩擦副维持流体动力润滑状态,摩擦系数较小.密封界面内的磨粒流不断冲蚀配副金属,形成特殊的“PTFE-颗粒...

综述橡胶材料在不同液体介质（润滑油、溶剂、燃料和潮湿／含水环境）中老化的研究进展，归纳总结橡胶材料耐液体介质浸泡老化的实验与理论研究方法、测试分析技术及相关仪器设备，概述橡胶制品特别是橡胶类材料密封件的寿命预测和摩擦磨损特性的研究现状；结合我国高铁、海洋及航空航天领域的迫切需求，提出今后开展不同液体介质环境下橡胶类材料包括橡胶密封件的老化试验、摩擦学特性、力学性能和寿命预测等方向的研究主题。

针对机械端面密封的反向螺旋槽结构,基于遵循质量守恒的JFO空化边界条件,采用SUPG有限元方法求解Reynolds方程,研究了反向螺旋槽的空化效应,基于此,提出了一种新型的正反向螺旋槽组合端面密封结构,分析了不同工况条件下的密封性能。结果表明反向螺旋槽区域易发生液膜空化,周期性分布的空化区会显著影响端面流场,空化区的低压力可将内径侧流体抽吸到密封端面,实现上游泵送。新型正反向螺旋槽端面密封结构结合了反向螺旋槽产生的泄漏控制作用和正向螺旋槽产生的流体动压效应,同时具备良好的上游泵送能力和动压承载能力。

为改善旋转式唇形密封的密封性能,在轴表面开椭圆形织构,考虑密封唇口的径向变形、粗糙峰剪切变形和油膜压力的耦合,建立了唇封三维周期性软弹流润滑模型。采用有限单元法与数值迭代技术求解润滑方程获得了反向泵送率、摩擦扭矩和液膜承载力等性能参数,研究了椭圆形微织构及其结构参数对油封密封性能的影响规律,对椭圆形织构进行了结构优化分析。结果表明,密封轴的表面织构化可明显改善润滑状态,并提高泵送率。该研究对于油封的增强润滑、减少泄漏和磨损具有工程参考价值。