铝与钢摩擦时声发射参数与正压强之间的关系

    1 引言

    随着汽车工业的发展和世界能源的紧缺，汽车工业对高强度钢和轻合金越来越感兴趣，其中铝合金是首选材料之一[1]，广泛应用于汽车壳体和缸体中，而无论是汽车壳体的成形，还是活塞在缸体中的运动都不可避免地产生铝与 45 钢之间的摩擦。由于摩擦造成的损失是巨大的，所以研究铝与 45 钢之间的摩擦是非常必要的。声发射技术对于研究摩擦过程是一个很有用的工具[2]，它可以全程实时监测摩擦过程，及时发现问题，做出处理，并且可以确定出现问题的位置。但是声发射技术也有许多缺点，首先是引起声发射信号的原因很多，其次是影响声发射信号的因素也很多[3-5]。因此，摩擦过程中产生的声发射信号就很多，看起来似乎杂乱无章。只有从众多的杂乱无章的声发射信号中将有用的信号提取出来，将其放大，并找出其中的规律，才能提高声发射的应用水平。为此我们把声发射技术应用于研究 45 钢与铝之间的摩擦。

    2 实验过程

    2.1 实验原理

    实验原理图如图 1 所示。钢丝绳通过滑轮将滑动块与电子拉伸试验机连在一起，电子拉伸试验机匀速拉动滑动块，并由计算机记录拉力。滑动块的自重提供正压力，为了改变正压力，我们在滑动块上加不同的砝码，计算机记录的拉力即摩擦力。滑动块在底板上匀速运动，产生的摩擦信号通过固定在滑动块上的声发射传感器采集，并传给声发射仪，由计算机记录。

    2.2 实验材料

    图 1 中，滑动块所用材料为 45 钢，底板所用材料为铝，底板尺寸为（长×宽×高）748×195×14(mm) ； 滑 块 尺 寸 为 167×147×34(mm)，重量为 7.4kg。底板与滑块的接触面经过磨削加工，整个表面的粗糙度基本达到一致。底板表面粗糙度为 0.5~0.8µm，滑块粗糙度为 0.2~0.3µm。

    2.3 设备、仪器以及参数设置

    2.3.1 由深圳新三思材料检测有限公司生产的微机控制电子万能（拉力）试验机提供动力，该电子万能拉力试验机最大试验力为5kN，功率为 0.4kW，精度等级为一级。

    2.3.2 声发射检测仪采用北京声华兴业科技有限公司生产的 SWAES 数字化全波形声发射检测仪。其中各个部件型号以及尺寸如下：

    数据采集卡为ADLINK公司的PCI-9812卡，最高采样速度为 20MHz；采样精度为 12位，量程误差 ± 1.5%（25℃）。

    传感器为 SR50A 系列谐振式传感器，频率范围：22~260kHz；谐振频率：50kHz；灵敏度峰值：>-65dB。