[实用新型]一种应用于激光熔覆层磨损性能测试的端面摩擦副

说明书

技术领域

本实用新型属于摩擦磨损领域，具体涉及一种应用于激光熔覆层磨损性能测试的端面摩擦副，尤其是应用于粉末同步送粉式激光熔覆层的磨损性能测试。

背景技术

摩擦磨损是指相互接触的摩擦副表面作相对运动或有相对运动趋势时，产生阻碍切向运动的物理和化学的相互作用使摩擦副表面材料脱落的现象。在摩擦学的研究中，摩擦副的摩擦磨损问题是基本问题和重大问题，因此，对摩擦副的摩擦磨损现象及其本质进行试验研究的目的是为了正确地评价各种因素对材料磨损性能的影响，从而确定符合使用要求的材料的开发。

一般传统材料的摩擦磨损试验所用摩擦副的制备，是在实验室给定的工况条件下，将待试验试样的几何形状加以简化，制成摩擦磨损试验机规定尺寸大小的摩擦副，在试验机上进行试验。而对于常规涂层，例如热喷涂层，一般制备摩擦磨损试验所用摩擦副，是将普通金属材料制成摩擦磨损试验机规定尺寸大小的摩擦副，然后在摩擦副的整个面上热喷涂需要磨损性能测试的材料，最后对涂层进行磨削以及其它机械加工，使其表面平整度达到摩擦磨损试验机所需要求。但是目前该常规方法应用于激光熔覆涂层磨损性能检测时存在一些问题：一是需要在摩擦副整个表面多道搭接形成需要的涂层，费时费材料；二是摩擦副毛坯需要加大后续机械加工余量应对工件变形问题；三是后续机械加工特别是磨削加工工作量较大。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种省时省材料、便于机械加工的端面摩擦副。

本实用新型的具体内容为：一种应用于激光熔覆层磨损性能测试的端面摩擦副，包括上摩擦副和下摩擦副，其中的上摩擦副1为薄壁圆筒状，下摩擦副2为圆盘状，在下摩擦副2的上表面与上摩擦副接触的位置设有环形凹槽4，下摩擦副2上安装孔3。

环形凹槽4的外径为25-40mm，内径为18-33mm，凹槽4的深度为0.5-2.0mm，凹槽4的宽度比配对上摩擦副1的壁厚尺寸大0.5-4mm。上摩擦副1的薄壁厚度为1.5-6mm。下摩擦副2的厚度为1.5-4mm。

本实用新型具有以下有益效果：缩短同步送粉方式激光熔覆制备磨损性能测试用端面摩擦副工艺过程；减少熔覆层后续的磨削以及其它机械加工的工作量；降低制备摩擦副所用合金材料的使用量，节约成本。

下面结合附图说明和具体实施方式及对本实用新型作进一步说明：

附图说明

图1是本实用新型的组合结构示意图；

图2是本实用新型中下摩擦副的结构示意图；

图中：1.上摩擦副、2.下摩擦副、3.安装孔、4.环形凹槽

具体实施方式

本实用新型提供了一种应用于激光熔覆层磨损性能测试的端面摩擦副，其具体结构参考图1，主要由薄壁圆筒状上摩擦副1、圆盘状下摩擦副2、下摩擦副安装孔3、环形凹槽4组成，其中上摩擦副1的壁厚为3mm。

该摩擦副的制备步骤如下：

第一步，选择普通金属GCr15作为下摩擦副2的基底材料，将基底材料加工成直径43mm，高4mm的圆盘，在圆盘表面设置环形凹槽4，凹槽的宽度为4mm，高度为1mm，外径为28mm，内径为22mm，可参考图2和图3。

第二步，在Trumpf 6000W高功率快速轴流CO₂激光器上进行同步送粉激光熔覆处理，激光处理工艺为：激光功率2000W、扫描速度0.2m/min、送粉速率15g/min，单道扫描，熔覆粉末合金材料于环形凹槽。

第三，为得到平整的熔覆层表面，使用磨床加工熔覆层表面以及摩擦副另一表面(圆周面不加工)，使其粗糙度达到0.8，并机械加工摩擦副安装孔。

将加工后的圆盘状摩擦副在MMG-10型高温、高速摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验。使用效果表明，该摩擦副满足检测要求。采用本实用新型，首先，传统的激光熔覆整个面，多道搭接，涂覆完大约需要15min，而激光熔覆合金材料于凹槽内，单道扫描，涂覆完仅需要12s，同时粉末材料消耗量仅为传统方法的1/6～1/8；其次，激光熔覆层进行后续磨削以及其它机械加工，相对于加工整个面的熔覆层，只需要重点加工环形槽的面积。因此，可以看出，采用本实用新型，不仅缩短了同步供给式激光熔覆制备磨损性能测试用端面摩擦副的工艺过程，而且还减少了后续磨削以及其它机械加工的工作量，降低了合金材料的使用量。