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ISSN: 2321 - 6212
大学工程学院萨马拉、Samarrah公元34010 -沙拉喧嚣,伊拉克
收到的日期:13/10/2017;接受日期:06/11/2017;发布日期:12/11/2017
DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.1000203
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粗糙度的影响造成铝合金钢表面的调查。粗糙度平均(Ra)是一个固定在14±0.05μm抛光。也使用钉住盘,采用符合美国钢铁协会的1045钢和Ra = 0.15±0.05μm,高压= 312±20公斤/平方毫米。所有的测试进行了按ASTM g - 99标准。阀瓣的角速度是固定的200 rpm和负载范围(5、10、15)N,而相对湿度65%。样品的微观结构和磨损表面进行了分析,并使用x射线衍射特征的残余电压(XRD),能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM),分别。这是注意到的干滑动磨损铝合金与钢合金配合端面导致严重磨损。10和15 N的负载,执行一个更好的效果6092合金的耐磨性和磨损减少18%与A5056和3003合金,减少摩擦。然而,在重负载15 N,只有模式可以有效地减少摩擦。的最大磨损深度平均降低率20%的6092合金而分别减少29%和40%,A5056 A3003合金。 However, there was correlation between roughness and wear rate. In all cases, a mechanically mixed layer was formed. Deformation below worn surface and wear resistance is discussed.
粗糙度、摩擦、磨损、表面分析
表面粗糙度是一个主要的问题在生产过程中,极大地影响产品的质量(1]。的因素之一,影响表面的年龄是固有的粗糙度摩擦的过程;还粗糙度意味着增加摩擦的比例高,附着力,从而增加的速度剪切表面之间的联系(2]。锻铝合金的磨损行为已经收到了大量的关注和有吸引力的替代品,黑色材料摩擦学的应用由于其高导热、低密度。然而,他们的使用已经有限的低强度、刚度和耐磨性3,4]。一般来说,有几个因素影响磨损方程,如操作参数、地形表面的接触、几何、速度、载荷和滑动摩擦系数。雷竞技网页版此外,材料和环境参数,各种材料硬度、温度、弹性、断裂,以及热性能,也会影响穿4]。锻造铝合金的特性可以构造精确的特定应用程序的需求行业通过合金成分的选择、热处理和制造过程。锻造铝合金用于工业的主要特点是重量轻,成型和制造,高强度重量比,耐腐蚀,可回收性、热导率和反射率4- - - - - -6]。理解粗糙度和摩擦系数最好知道对粗糙度的影响,通过接触表面,导致畸形,造成经济损失(雷竞技网页版7,8]。这创造了需要了解摩擦学性能在低负荷条件下,模仿的进化在正常操作条件。Anasyida et al。9)调查的干滑动磨损行为al - 4% si - 4%镁合金通过添加铈的磨损表面的变化。它也被发现穿的形态学改变。减少摩擦或磨损,润滑膜分离两接触体相对运动。雷竞技网页版这种情况可能发生在高粘度润滑油或在低负载,称为水动力条件或放映润滑剂;这是一个理想的情况在所有的身体接触,因为它提供了一个低摩擦系数、高耐磨性。雷竞技网页版Miyajima和自制10]研究了铝合金的表面化学与有机烃油润滑摩擦改性剂的发现的重要性的改善工作条件和边界润滑散装合金的形成不仅取决于减少负担,但也在改变行为。它可以作为传输层构造;然而,它会导致低粘度润滑表面的表面粗糙度。然而,这些合金的磨损行为取决于数量材料有关的力学性能(如硬度、韧性和延展性),微观结构(如形状、大小、组成、类型和分布的微观成分)除了服务条件,如负载、滑动速度、温度(11,12]。
大多数研究者同意,滑动表面形貌具有重要作用在理解表面的性质。结果,两个移动的表面微形貌接触是一个重要的基础发展的基本概念雷竞技网页版(13]。许多研究已经进行了主要在润滑剂的摩擦形态Al合金摩擦的影响和这些合金的耐磨性。然而,这些研究大多是在干摩擦条件下进行的。此外,对摩擦磨损的研究主要在空气中进行了测试。众所周知,这些接触周围环境中的摩擦学性能产生重大影响(雷竞技网页版14),现代技术和数字计算机的大小和可用性允许我们描述和测量表面形状。本文不一;第二节介绍了实验过程,其次是结果与讨论,在第三节详细。第四节中概述的结论。
实验方法用于测试的准备干滑下的表面粗糙度。载荷和滑动速度对磨损的影响和破坏机制进行了分析和讨论了铝合金。粗糙度平均(Ra)是一个固定在14±0.05μm抛光。也使用钉住盘,采用符合美国钢铁协会的1045钢和Ra = 0.15±0.05μm,高压= 312±20公斤/毫米2。所有测试按ASTM g - 99标准进行了以固定滑动200 rpm的速度和负载范围(5、10、15)N,轨道直径:直径90毫米,相对湿度65%。维氏显微硬度是用来测量硬度(ASTM e - 384 Std)(负载:80 gf,时间10秒)。标本10毫米直径。表面磨损的影响进行了分析使用x射线衍射仪(美国飞利浦PW 1710) 40 kV和30 mA,以扫描电子显微镜(SEM地产- 6010 lv、美国)和原子力显微镜(AFM)(400年温泉,精工仪器有限公司、日本)。使用光学显微镜观察微观结构。Al合金的微观结构所示图1 a、1 b和c分别。在这些合金成分表1:
表1。锻造铝合金的化学成分(wt %)。
| IADS指定 | 如果 | 菲 | 铜 | 锰 | 毫克 | 锌 | Cr | “透明国际” | 倪 | 艾尔 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 一个6092 | 0.31±0.02% | 0.05±0.02% | 1.01±0.02 | < 0.02 | % 1.05±0.02 | % < 0.02 | < 0.02 | < 0.01 | < 0.02 | 平衡 |
| 一个5056 | < 0.05 | < 0.02 | 0.05±0.02% | 0.12±0.02% | 4.95±0.04 | % < 0.02 | 0.09±.02点 | % < 0.01 | < 0.02 | 平衡 |
| 一个3003 | < 0.05 | 0.38±0.02% | < 0.02 | 1.08±0.02% | < 0.02 | < 0.02 | < 0.02 | < 0.01 | < 0.02 | 平衡 |
图1:扫描电镜微观结构(a)一个6092年,A5056 (b)和(c) 3003合金。
磨损率和摩擦系数
6092年,A5056和A3003合金进行了表面粗糙度在干滑动。进行了磨损试验与参数:应用加载和滑动距离和不同的三个层次。图2与滑动距离显示磨损率的变化对不同负载(5、10和15)N 200 rpm的6092 (A), A5056 3003 (b)和(c)合金。滑动距离的增加会导致磨损率降低,然后几乎仍然是整个测试周期相同。指出在15 N, Ra = 14±0.05μm给最高的磨损率,减少这些值以6092合金,在这两种情况下负载的增加减肥的第一个小时的测试,然后下降一点。6092合金的磨损率降低A5056与A3003合金,通常导致更高摩擦和穿但是更远的距离,在较低载荷,磨损占主导地位的合金的磨损机理。在高负荷、粘连被发现主要为单片合金统治的类型。款温和磨损机制(合资)在干滑动产生较低的磨损率对于那些A6092合金相比A5056和A3003合金。
图2:磨损率损失作为滑动距离的函数(200转)6092年,A5056和3003合金(5、10和15)N负荷。
图3显示了摩擦系数在200 rpm, 10 N之间的直接连接的负载摩擦系数和表面粗糙度的合金。它显示了摩擦系数的变化在正常负载摩擦系数约为0.26。这表明,摩擦系数在所有情况下随正常负载的增加而减小。这值出现下降可能由于微粒站以上标本的表面使接触面积小。雷竞技网页版两个重要的因素,包括粘附和形变,负责干摩擦表面之间的相对运动;粘连发生在表面之间的接触面积。雷竞技网页版同样的速度。当达到稳态条件,摩擦系数较低粗糙度(Ra)很低时,表面之间的摩擦,所以粗糙度参数和摩擦学的之间的相关性行为是强大的。然而平均粗糙度是占主导地位的接触表面的摩擦学的行为特性,在干燥条件下(雷竞技网页版13]。
图3:摩擦系数与载荷范围(5、10、15)N。
图4显示了硬度和粗糙度(Ra) 6092年,A5056和3003合金在干滑动条件下。观察,硬度与硅含量的增加线性增加。这增加硬度在干滑动产生较低的磨损率对于那些A6092合金相比A5056和A3003合金。
图4:6092年的硬度和表面粗糙度,A5056和A3003合金。
磨损表面形貌和磨损机制
磨损表面的结构很大程度上依赖于滑动速度和负载条件下应用。穿6092 (A),表面A5056 3003 (b)和(c)合金在5、10 and15N加载,分别。合金的磨损表面的区别也难以量化,往往有更大的变化观察到在一个样本的样本比样本。所有合金表现出塑料开槽,合金表面的沟槽中形成滑动方向,和这些凹槽的宽度和深度在6092合金的低。在外加负载增加虽然穴蚀现象的数量似乎低但深裂缝和凹槽中清晰可见A5056 3003 (b)和(c)合金。因此,粒子发生破坏,支离破碎粒子作为磨料,导致形成的多个slotsin A5056 3003 (b)和(c);高表面粗糙度也伴随着一些评论沟槽的形成。另一个是表面粗糙度的变化相比,最初的粗糙度。表面粗糙度的变化也在各自的交配表面,并增加表面粗糙度在所有情况下(14]。然而,交配的粗糙度表面磨损试验后总是高于磨损的磨损表面交配表面(图5)。
图5:SEM和EDS (a)一个6092年,A5056 (b)和(c) 3003合金。相应的能谱,10 n & 200 rpm。
合金的比较
图6为了便于比较,样品的比较,根据磨损的程度。Ra参数显示了低穿A6092合金滑动速度,尽管它们有相同的平均粗糙度。然而,差异随滑动速度增大而减小,减少表面形貌。在干燥的接触,雷竞技网页版初始地形变化是由于磨损,所以粗糙度参数和摩擦学行为之间的关系是强大的。磨损表面形态是在接触模式下AFM观察5 x 5μm雷竞技网页版2区域和分析随着温度和接触压力增加,硅颗粒完全沉浸在矩阵。雷竞技网页版数据显示,平均表面粗糙度(Ra)增加滑动的时间(15]。因此,它可以支持的粘附在干滑动条件下改进测试进行。
图6:2 d光学图像(a)一个6092的AFM, A5056 (b)和(c) 3003合金(5、10、15)N负荷。
然而,A5056和3003合金的表面损伤与A6092合金相比更大,原因是由于存在较大比例的6092合金中的硅。
图6显示的长度的变化表面粗糙度测试材料200 rpm的6092合金从14±0.05增加了表面粗糙度24±0.05μm;在A5056和3003合金从14±0.05增加到33±0.05μm,和38±0.05μm,分别负载的15 n原子力显微镜测试说明显微镜(AFM)表面粗糙度(Ra)。
图7显示了深度资料,采用不同部位的磨损痕迹60分钟后,一堆5、10和15 N和干式接点在200 rpm, 6092合金A5056与A3003合金。雷竞技网页版然而,有一种改进的耐磨性,公认的磨损机制A6092, A5056和A3003合金。通常情况下,它们之间的关系有点复杂,但在样品表面损伤的严重程度在高负载已知的接触钢铁在本研究的条件。雷竞技网页版在某些情况下,碎片控制盘表面的转移从样品表面由于不同的硬度。
图7:三维光学图像(a)一个6092的AFM, A5056 (b)和(c) 3003合金(5 - 15)N负荷。
图8显示每个曲线代表了概要文件的深度在不同区域磨损跟踪60分钟后,负载10 N在200转6092合金和A5056 3003合金,在干滑动和6092合金深度的影响(5)μm更相比A5056和A3003合金(6)μm和(9)分别μm。光学表面轮廓曲线仪穿铝硅粒子周围的矩阵定义的3 d概要文件。它是积极成果的积累形成的不对称分布的铝款温和的收敛效果(14]。因此,两个移动的表面微形貌接触是一个重要的基本概念的发展的基雷竞技网页版础。现代技术和数字计算机的大小和可用性已经允许我们描述和测量表面形状(15]。
图8:三维光学图像的AFM和深度(a)一个6092,A5056 (b)和(c) 3003合金10 N负荷。
穿这些模式的差异可能是两个以上订单的光穿小(< 4μm),表现为粒子的形成模式,主要由氧化铝。因此,生成的软磨损模式,氧化磨损,磨损机制的粒子严格政权大(> 8μm),一些表面磨损的金属疲劳(分裂)形成不同,但其负载还取决于滑动速度,改变行为发生在高温和高速滑动15,16]。
在这个研究中,表面粗糙度的接触造成铝合金表面的钢铁,雷竞技网页版为了了解和比较熟铝表面粗糙度影响的6092年,A5056和3003合金。是用来执行摩擦磨损测试。酒窝模式研究的影响在不同的负载条件和破坏机制进行了分析,观察到以下结果:
在轻载5 N,表面粗糙度的锻铝A6092, A5056和3003合金,他们两人明显减少摩擦磨损。当钢表面的酒窝,6092合金的磨损减少10%与A5056和3003合金在这个研究。
•10和15 N的负载,执行一个更好的效果6092合金的耐磨性和磨损减少18%与A5056和3003合金,减少摩擦。
•每个曲线的深度代表了概要文件(AFM),的最大磨损深度平均降低率20%的6092合金在A5056和3003合金分别减少29%和40%。
•不同的硬度和强烈的结果取决于合金成分元素在铝合金。观察的影响甚至在低浓度的表面粗糙度的磨损率是一个强大的功能。这个由严重工作硬铝合金。层的形态取决于合金成分、合金组成的函数。严重磨损观察负载。
•这被认为是由于磨损率之间的线性相关和滑动距离A6092 A3003观察,A5056相对的表面粗糙度。
