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摩擦磨損試驗(yàn)機(jī) | 航空航天工業(yè)材料涂層表征

安東帕 2021-12-06 | 閱讀：801

航天夢(mèng)

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，我國(guó)載人航天工程已經(jīng)全面轉(zhuǎn)入空間站在軌建造任務(wù)階段。今年將陸續(xù)實(shí)施空間站核心艙發(fā)射、貨運(yùn)補(bǔ)給、載人飛行等多次任務(wù)。

追憶漫漫太空之路

從人造衛(wèi)星到載人航天

中國(guó)航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，探索浩瀚宇宙的偉大事業(yè)更加行穩(wěn)致遠(yuǎn)，航天夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)的腳步越來(lái)越近。航空航天工業(yè)的發(fā)展為航天夢(mèng)奠定了基礎(chǔ)。

前言

航空航天工業(yè)包括從先前設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試、銷售到后期的飛機(jī)維護(hù)、飛機(jī)零件、導(dǎo)彈、火箭或航天器等各個(gè)方面的所有公司和活動(dòng)。圖1展示的就是飛機(jī)生產(chǎn)車間。

圖1 ：飛機(jī)生產(chǎn)車間

民用航空和軍用航空的飛機(jī)及其零部件是一個(gè)非常龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，零部件的生產(chǎn)和使用所帶來(lái)的上下游環(huán)節(jié)非常之多。而生產(chǎn)一架飛機(jī)所用的材料更是種類繁多，這其中包括金屬、玻璃、陶瓷、塑料和各種復(fù)合材料。為了保證飛機(jī)的功能、安全和美觀，需要對(duì)這些材料的特性進(jìn)行精確描述和表征。

客戶痛點(diǎn)分析

某飛機(jī)部件制造商正在考慮引進(jìn)一種新型鋼材料所制造襟翼滾珠絲杠，然而需要知道它們是否會(huì)導(dǎo)致接觸材料出現(xiàn)過(guò)早磨損的情況。尤其是在航空航天工業(yè)體系中，過(guò)早磨損是飛機(jī)部件制造商面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。安東帕摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)可為客戶提供摩擦系數(shù)的測(cè)定和磨損的表征。

依照用戶的痛點(diǎn)和解析，推薦采用表征儀器為安東帕銷盤式摩擦儀（TRB³），如圖2所示。如果需要模擬高溫服役環(huán)境的話還提倡采用高溫摩擦儀（THT），如圖3所示，安東帕高溫摩擦儀能提供非常精準(zhǔn)的控溫和保證高溫下極其高的測(cè)試精度。在摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用集成式的表面輪廓儀可以測(cè)量磨痕輪廓，直接計(jì)算相應(yīng)的磨損率。

圖2：銷盤式摩擦儀TRB³

圖3：高溫摩擦儀THT

實(shí)驗(yàn)

航空航天工業(yè)某部件制造商需要調(diào)查制造襟翼滾珠絲杠時(shí)使用的兩種新的涂層鋼材料造成的磨損情況。將兩種不同涂層材料的樣品制作成樣塊，如圖3所示。

圖3：客戶樣品

步驟：

采用安東帕銷盤式摩擦儀對(duì)樣品進(jìn)行磨損測(cè)試，采用線性往復(fù)模式進(jìn)行試驗(yàn)。
摩擦副（對(duì)磨體）為100Cr6鋼球，硬度大約為60 HRC。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，記錄摩擦系數(shù)，并用顯微鏡觀察樣品和摩擦副的磨損情況。

實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論

經(jīng)過(guò)摩擦學(xué)試驗(yàn)后，得到兩種不同材料的摩擦系數(shù)基本什么變化，具體見圖4所示。從摩擦系數(shù)的曲線來(lái)看，經(jīng)過(guò)25min的磨損試驗(yàn)后兩種樣品基本沒什么損傷。但是，通過(guò)顯微鏡觀察后發(fā)現(xiàn)摩擦副100Cr6鋼球表面有損傷。通過(guò)計(jì)算得到，1# 樣品體系下的100Cr6 鋼球的磨損量為0.000186 mm³/(Nm)，而2# 樣品的磨損量為0.000202 mm³/(Nm)。這樣可以看出2# 樣品對(duì)于對(duì)磨體的傷害大。

圖4：摩擦系數(shù)和磨損量

過(guò)早磨損是航天航空行業(yè)制造商的一大難題，而安東帕摩擦儀可以為客戶提供這類需求的表征手段。
通過(guò)結(jié)果分析，兩種樣品的摩擦系數(shù)相差不大，摩擦系數(shù)隨時(shí)間的變化的曲線趨勢(shì)也相一致
雖然兩種涂層材料的表面基本沒有損傷，但是對(duì)于對(duì)磨體100Cr6 鋼球的損傷還是存在的，尤其是2# 樣品使對(duì)磨體產(chǎn)生更大的損傷。