激光微加工45#钢表面织构

激光微加工45#钢表面织构为了提高摩擦副的磨擦学性能，相关研究人员在材料、精细加工、润滑剂和添加剂等方面进行了大量研究工作，取得了良好的成果近年来，表面织构Surface Texturing作为一种表面工程技术,越来越受到工程技术人员的重视表面织构即是在摩擦副表面加工出具有一定尺寸和排列的微凹坑或沟槽对于织构表面的摩擦学研究，国内外学者已做了大量的研究工作Ryk等本文作者采用自制的激光微加工设备，利用“单脉冲同点间隔多次”特殊加工工艺，在

4511.1微凹坑织构的加工微凹坑织构加工采用实验室自主研制的激光微加工设备此设备选用声光调Q的二极管泵浦Nd:YAG脉冲激光器激光器的波长为532nm,调Q频率为515kHz,光束质量系数为〜实验选用对磨上试样销的材料为40Cr,直径为

6.2mm,长度为16mm,硬度为HRC65;下试样的材料为45将下试样装夹在加工设备的三爪卡盘上,选择合适的激光器参数,用编制好的G代码进行微凹坑织构加工将加工好的试样在W10镜像砂纸上打磨，以消除加工时留下的熔渣最后，将试样在超声波清洗机中再次清洗，加工好的微凹坑试样的光学显微镜图，如图1所示用VEECO公司的WYK0-NT1100型非接触式三维形貌仪对微凹坑织构的形貌几何参数进行测量，测量的三维形貌和截面几何形状如图2a、b所示实验时，微凹坑的直径为定值，约为50口叫所设计的不同面积占有率和深度参数如表1所示为了获得所设计参数的织构形貌，必须进行工艺实验，以确定激光器参数电流、重复次数、重复频率等与所对应的形貌之间的关系

1.2磨损实验摩擦磨损实验选用美国CETR公司生产的UMT-2型多功能摩擦磨损实验机实验时,采用销-盘摩擦副上试样装夹在上试样夹持装置中，下试样黏贴在往复运动的工作台上通过伺服电机驱动凸轮-连杆机构实现工作台的往复运动，往复行程为10mmo采用

302.1微凹坑织构面积生产率对试样因数的影响选取直径约为50um,深度为5um,面积占有率分别为5%,15%,60%的3种不同微凹坑织构进行摩擦磨损实验，在高速轻载条件下，考察了微凹坑织构面积占有率对试样摩擦因数的影响，结果如图3所示可以看此各试样经过一段时间磨合后,摩擦因数均能处于一个相对稳定值,织构表面试样的摩擦因数均小于未织构试样的摩擦因数这说明微凹坑织构起到了降低摩擦副表面摩擦因数的作用同时,还可以发现存在最佳的面积占有率，使得微凹坑织构对试样表面的润滑减摩作用发挥到最大在本文的实验研究中，面积占有率为15%的

22.2表面微凹坑对磨损性能的影响选取直径约为50口叫面积占有率为15%,深度分别为2,5,15Um的3种不同微凹坑织构进行摩擦磨损实验,在高速轻载条件下,考察不同微凹坑深度对试样摩擦因数的影响，结果如图4所示可以看出，织构试样的摩擦因数均小于未织构试样,存在一最佳的凹坑深度使得试样的摩擦因数达到最小这一实验研究结果验证了Etsion

2.3负荷对织物表面摩擦病因的影响为了考察不同工况条件下织构表面摩擦因数的变化规律,在中速中载和低速重载条件下,对面积占有为15%,深度为15Um的

52.4激光表面织构化试样耐磨性能不同试样表面的磨损形貌的扫描电镜照片如图6所示可以看此未织构试样表面出现了明显的犁沟,而织构试样表面因磨粒的耕犁作用而的磨损均小于未织构试样3激光表面织构试样表现出较好的耐磨性能，主要有以下几个原因

（1）表面织构提高了摩擦副表面的承载能力，减小了摩擦因数；

（2）激光对表面产生了“针扎”强化作用，使表面的硬度提高；

（3）微凹坑起到收集磨粒的作用，减少磨粒对表面的犁沟作用3载荷和摩擦学性能

（1）在高速轻载条件下,与未织构试样相比,微凹坑表面织构具有良好的润滑减摩作用；存在最佳织构几何参数（面积占有率为15%,深度为5口向，使织构试样的摩擦因数的最大降幅约为50%;织构试样表面由于磨粒耕犁作用而产生的摩擦磨损现象均小于未织构试样，微凹坑织构起到减摩抗磨的作用⑵在中速中载和低速重载条件下，与未织构试样相比，面积占有为15%,深度为15口川的织构试样的摩擦因数反而增大这表明表面织构只有在特定的工况条件下才表现出有利的作用因此对织构试样的表面摩擦学性能及润滑机制展开系统化的研究显得尤为重要。