根据我国制定的同步环摩擦材料的试验室评价方法和规范,对3种同步环用碳纤维复合材料进行了摩擦学特性研究。结果表明,碳纤维复合材料具有优良的摩擦学特性,其性能与碳纤维形态特性、材料孔隙率及添加材料的性能密切相关,但其组成和织构的差异对摩擦学特性有较大影响,因此在设计和生产中必须进行摩擦学特性评价试验。 在某AMT开发过程中，多次出现因同步环摩擦材料问题而导致台架试验异响和行程间隙过大等失效问题。为保证变速器产品开发的顺利进行，必须对同步环摩擦材料的摩擦磨损特性进行有效测试和评价。为此，根据服役条件制定了同步环摩擦材料的摩擦磨损评价方法和规范，并对3种同步环用碳纤维复合材料进行了评价试验。2试验方法2.1试验材料对3种同步环用碳纤维复合材料MC1、MC2和MC3进行试验，并与铜合金HA161-4-3-1进行对比。碳纤维复合材料粘覆在20CrMnTiA渗碳同步环的内锥面，同步环外径为86mm，见图1。由于变速器中与同步环对磨的同步锥材料为GCr15，因此试验中对偶件为直径为6mm的GCr15钢球。图1粘接碳纤维复合材料功能层齿环·材料·工艺·设备环摩擦材料评价试验规范试验前摩擦材料样品在润滑油中浸泡2h。每种材料重复试验3次，若试验数据结果分散则增加试验次数，对3个接近的数据取平均值。试验结束后，CSM试验机可记录试验过程中的全部摩擦因数，在光学显微镜及扫描电子显微镜下观察磨损形貌。3试验结果及分析3.1试验材料分析同步环材料基体理化检验结果见表2。本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com摩擦学特性-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港数控滚圆机滚弧机折弯机表2同步环材料基体理化检验结果碳纤维复合材料的金相组织及表面形貌见图4和图5。由图可看出，3种碳纤维复合材料的形态和织构有较大差别。（a）铜合金HA161-4-3-1（b）20CrMnTiH图3试验材料金相组织（a）MC1（b）MC2（c）MC3图43种试验材料表面形貌的显微镜观测结果（a）MC1（b）MC2下试样往复运动上试样固定载荷测试项目启动摩擦因数抗过载性能滑动摩擦因数磨损率试验参数试验载荷/N4从2N开始，以2N为递增单位加载，直至摩擦因数突变44名义滑动速度/m·s-10.060.10.10.06试验持续时间/min110（每次加载时间）501振幅/mm2442试验温度室温室温室温室温润滑试验前在下试样表面一次性滴加0.5ml的GL-585W/90齿轮油同步环材料基体金相组织硬化层深（CHD550HV1）/mm表面硬度/HV1铜合金HA161-4-3-1β相、α相加Mn-Si-Fe强化相（图3）———221~23520CrMnTiH碳化物1级；马氏体和残余奥氏体1级（图3）0.27~0.3662013年第6期（c）MC3图53种试验材料表面形貌的扫描电镜观测结果3.2摩擦因数分析试验材料摩擦因数测试结果见图6，滑动摩擦因数曲线见图7。由图6和图7可看出，在试验材料配副中，MC3材料滑动摩擦因数最稳定，为0.121，启动摩擦因数与滑动摩擦因数比（下称摩擦因数比）最低为1.18；MC1材料运行20min后摩擦因数逐渐升高，摩擦因数一直不稳定；而MC2材料的启动摩擦因数和滑动摩擦因数在所测材料中最高，分别为0.229和0.154，但其摩擦因数比达1.49，且滑动摩擦因数曲线持续轻微波动；铜合金的启动摩擦因数和滑动摩擦因数低，分别为0.140和0.096，但是摩擦因数曲线不稳定，摩擦因数比达1.45。图6试验材料摩擦因数测试结果（a）铜合金（b）MC1（c）MC2（d）MC3图7同步环滑动摩擦因数曲线3.3磨损率分析同步环摩擦材料及其对偶件的磨损率测定结果见图8。铜合金配副材料表现出最佳的耐磨性能，磨损率分别为2.9和4.2,；MC3配副的磨损率略高，分别为4.3和7.6；而MC1配副和MC2配副的磨损率远高于铜合金和MC3配副的磨损率，达到24.9~63.1。图8同步环摩擦材料及其对偶件的磨损率3.4抗过载试验MC3和铜合金材料的抗过载能力试验结果见图9。由图9可看出，当试验载荷达6N后，铜合金材料的磨损率急剧增加，而MC3材料的磨损率也有所增加，但其磨损率远低于铜合金材料的磨损率。图9试验材料抗过载能力试验结果3.5磨损形貌分析利用扫描电镜和轮廓仪观察试验件表面形貌并0.2500.2000.1500.1000.0500MC1MC2MC3铜合金试验材料摩擦因数启动摩擦因数滑动摩擦因数1.601.401.201.00MC1M摩擦学特性-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港数控滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com