人造表面织构对uhmwpe摩擦学性能的影响

人造表面织构对uhmwpe摩擦学性能的影响

0仿生非精密表面织构由于表面形状的摩擦机效应，可以使用人工表面组织对摩擦表面进行表面改造，从而提高表面的相关性能，如任露泉等。由于UHMWPE在工程和医学应用上的优异性能,本文研究了UHMWPE的人造表面织构制造方法,制造了具有两种人造表面织构表面的试样,加上常规的车削表面试样,对人造表面织构对UHMWPE在干摩擦条件下的摩擦学性能影响进行了研究.11.1微制造相关技术参考微制造相关技术1.2线速度地层压力使用德国SST-ST销盘摩擦学试验机进行试验.试验条件为:环境温度:24℃;载荷50N;线速度分别为0.4m/s,0.3m/s,0.2m/s,0.1m/s,0.05m/s,0.024m/s;试验周期:60min,对偶件为45#钢(表面粗糙度:0.1μm).22.1织构结构对摩擦系数的影响在不同的线速度下,各试样的摩擦系数和磨损高度随时间变化曲线如图3所示.图中将摩擦系数和磨损高度随时间的变化同时显示在一起.处于图形上端的是摩擦系数随时间变化曲线,处于图形下端的是磨损高度变化随时间变化曲线.图3中可以看到,人造表面织构I的试样摩擦系数随时间变化不明显,基本是比较平的,人造表面织构Ⅱ的试样和没有表面织构的试样摩擦系数变化趋势比较相似,织构结构小的表面对摩擦系数的影响比较大.在线速度高于0.2m/s时,3种试样的磨损高度变化随时间增大,低于0.2m/s时,人造表面织构I的试样的磨损高度随时间先变小,后逐渐变化不明显,人造表面织构Ⅱ的试样和没有表面织构的试样摩擦系数变化趋势不确定.从图3还可以看到,在线速度为0.4m/s,0.3m/s,0.2m/s,0.1m/s的情况下,具有人造表面织构试样的摩擦系数明显较低;在线速度为0.05m/s的情况下,具有人造表面织构I的试样摩擦系数仍然比常规试样低;线速度为0.024m/s的情况下,具有人造表面织构试样的摩擦系数又出现明显较低的情况.总体来说,在本试验较宽的线速度范围内,人造表面织构能够明显降低摩擦副的摩擦系数.由于摩擦功在不同线速度下,摩擦系数和磨损变形相关系数如表1所示.从表中可以看到,具有人造表面织构的试样摩擦系数和磨损变形相关系数较小,说明人造表面织构具有减小摩擦热影响的作用.2.2应力应变曲线的修正的材料性能参数.但是就具体的材料而言,其应力应变规律使用几个参数描述略显简单.为此,计算接触应力时,使用了实际测量的应力应变曲线,可以反应其变化的细微过程.并考虑了试样的截面变形情况,对曲线进行了修正.根据真实压缩变形规律得到车削表面,磨合表面,人造表面织构Ⅰ和Ⅱ的支撑曲线如图4所示.人造表面织构Ⅱ的支撑能力比车削表面高;在真应变小于1时,人造表面织构2.3接触面传热的基本要求当热流通过摩擦接触面时,会受到一个由于接触而引起的附加阻力,即接触热阻.接触热阻、接触面温度分布和结构热态特性之间存在着耦合的作用关系.当摩擦表面接触时,真实接触只发生在一些离散的点或微小的面积上,而其余大部分则是空气或其它介质.影响接触热阻的因素很多,主要有以下几个方面:接触材料的特性参数和力学性能,接触面形貌特征,接触面压力,间隙介质性质等接触面的传热问题可分为3大类:一是接触面无摩擦,只有接触热阻;二是接触面有摩擦产热,而无接触热阻;三是接触面既有接触热阻又有摩擦产热,此类问题既要研究接触热阻又要研究热量分配关系根据热流收缩的程度即界面处温差的大小而定义的接触热导表达式为:在考虑接触材料的特性参数和力学性能,接触面形貌特征,接触面压力,试验参数的基础上,编制了摩擦热温度变化仿真程序,并将结果以三维视图的方法表现出来.仿真计算得到的温度分布变化如图5所示.可以看到车削表面的温度分布相较难达到均衡状态,在摩擦面上的温度分布很不均匀.而具有人造表面织构的摩擦面上的温度很快就趋于均匀分布.这主要是因为人造表面织构使名义接触面上的真实接触概率趋于平均,从而使接触点上的摩擦热的分布趋于均匀,这有利于摩擦温升的均匀分布.3观表面的支撑能力.人造表面织构可以减小工程塑料摩擦副的摩擦系数;.人造表面织构改变了工程塑料微观表面的支撑能力;.人造表面织构改变了工程塑料摩擦副接触界