以旋转轴唇形油封为研究对象,采用激光加工技术在轴表面加工3种不同形状微织构,在油封密封试验机上开展对比试验,探讨了不同轴表面微织构、不同转速对油腔温升、摩擦扭矩、泵吸率等参数的影响,利用扫描电镜对比分析了试验前后密封唇表面的微观形貌。结果表明轴表面微织构对油腔温度、摩擦扭矩和泵吸率影响较大,与光滑轴相比,三角形和矩形微织构表面能够增大泵吸率,尤其前者泵吸率增幅较大,在2000 r/min时增加了3倍,但于此同时也会带来一定的密封圈温升和摩擦扭矩的增大,设计时需要综合考虑;随着转速的增大,摩擦扭矩和泵吸率也随之增大;三角形和矩形微织构对应的唇口表面粗糙峰数量较多,且分布较均匀,而圆形织构、光滑轴表面对应的唇口粗糙峰数量较少,分布较为分散。

表面微织构具有良好的减摩作用,刀具表面微织构的应用受到国内外学者的广泛关注。针对激光技术在表面微织构制备中的应用,利用红外脉冲纳秒激光雕刻机在YT15刀片表面制备出单脉冲织构、连续线性凹槽织构,分析单脉冲功率及相邻两脉冲光斑重叠面积百分比对织构参数的影响。结果表明:随着激光功率的增加,单脉冲织构的直径、深度、重铸层高度、重铸层宽度均增加;随着相邻两脉冲光斑重叠面积百分比增加,连续线性凹槽织构的深度、宽度、重铸层高度均增加,而重铸层宽度减小;与同功率单脉冲织构相比,连续脉冲的织构深度、重铸层高度、重铸层宽度均大于单脉冲织构,连续脉冲的织构宽度小于单脉冲织构直径。该研究为特定尺寸表面微织构制备提供参考。

目的通过在摩擦副表面进行激光微织构加工,研究不同分布形式的微织构对摩擦副的减摩作用效果,为微织构摩擦副在实际工程应用中的设计与选用提供参考。方法选取45#钢作为摩擦材料制备环环接触的摩擦副,通过激光微雕刻在试件表面加工一定尺寸的微织构,在油润滑条件下,利用万能摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验,并通过超景深三维显微镜观察磨损表面,研究不同微织构在油润滑方式下对摩擦副的减摩作用机理及具体影响规律。结果带有合理分布形式微织构的摩擦副接触表面能产生明显的动压润滑效应,其中径向沟槽微织构和凹坑状微织构在稳定磨损阶段的摩擦系数明显小于光滑表面,分别能减小摩擦系数16%和11%,局部网状微织构的摩擦系数与光滑表面没有明显差异,周向沟槽微织构的摩擦系数大于光滑表面。带有径向沟槽和凹坑微织构的摩擦副相比...

基于N-S流体计算方程,利用CFD软件建立表面微织构滑动轴承三维有限元模型,在计入和未计入空化效应条件下对比分析微织构分布特征对滑动轴承静特性的影响规律。研究表明：计入空化效应时滑动轴承的油膜最大压力和承载力大于未计入空化效应时油膜的最大压力和承载力;表面微织构的合理分布能有效提高润滑油膜的承载力,降低摩擦因数,分布在收敛间隙出口位置的微织构效果最为明显;在未计入空化效应时表面微织构作用效果更加明显,计入空化效应时微织构能抑制空穴区域的产生。

研究了不同形状和不同结构尺寸的表面微织构陶瓷刀具切削45#淬火钢后，陶瓷刀具的前刀面月牙洼磨损形貌和后刀面磨损量，进而分析表面微织构对陶瓷刀具的作用机理和不同表面微织构的影响。其中，分别针对无微织构和三种不同形状，不同深度、宽度和间距的表面微织构陶瓷刀具做了单因素切削实验。实验结果表明，具有表面微织构的陶瓷刀具切削性能优于无微织构陶瓷刀具，过大的深度、宽度和间距反而不利于刀具前刀面的减摩。刀具表面微织构深度为10μm、宽度为25μm、间距为50μm时．与切削刃平行的横向微织枸陶瓷刀具的切削性能最好，即该表面微织构的减摩效果最明显。

刀具表面置入微织构能够有效提高刀具切削性能和减小刀具磨损。针对麻花钻磨损严重问题,在麻花钻的前刀面刀—屑接触区域设计沟槽型表面微织构,利用Deform-3D软件建立表面微织构麻花钻钻削45钢的三维仿真模型,并研究沟槽宽度和间距对表面微织构麻花钻的钻削性能影响和作用机理。仿真结果表明：表面微织构的置入能够有效降低钻削力和减少钻头磨损,并改善麻花钻前刀面的最大温度分布,避免了最大温度的集中;当沟槽宽度增加时,钻削力呈先减小后增加的趋势;当微织构沟槽间距减小时,刀—屑接触区域内起作用的微织构数量增多,钻削力、钻削温度和钻头磨损呈减小趋势。