金屬基復(fù)合材料軸套的注射成型與摩擦磨損性能研究.pdf

1、本文研究了金屬基復(fù)合材料摩擦磨損性能及塑料流變學(xué)理論，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)方案，運(yùn)用遺傳優(yōu)化算法優(yōu)化工作層成分配比，利用注射成型方法制備了金屬基復(fù)合材料軸套。這種軸套具有優(yōu)異的減摩耐磨性能和較優(yōu)的結(jié)合性能。其主要研究方向和復(fù)合材料性能體現(xiàn)在如下幾方面:
　　 1)對(duì)金屬基復(fù)合材料軸套的結(jié)構(gòu)和摩擦磨損性能進(jìn)行深入的研究和分析。確定構(gòu)成塑料工作層減摩耐磨性的聚合物組分為聚苯硫醚(PPS)、熱塑性聚酰亞胺(TPI)、液晶聚合物(TLCP)和石

2、墨。利用噴丸毛化金屬基體表面，以物理鑲嵌為主，分子間吸引力為輔來(lái)增加工作層與金屬基表面的結(jié)合性能。
　　 2)通過(guò)塑料流變學(xué)理論和Moldflow注射模擬對(duì)復(fù)合材料軸套進(jìn)行成型模擬，指導(dǎo)成型工藝參數(shù)的設(shè)定和預(yù)防復(fù)合材料制件產(chǎn)生成型缺陷。通過(guò)正交方法設(shè)計(jì)出不同的工作層成分配比方案，與金屬基體進(jìn)行注射復(fù)合成型。
　　 3)運(yùn)用劃痕試驗(yàn)和摩擦磨損試驗(yàn)分別得到不同配比下的結(jié)合性能、摩擦系數(shù)。試驗(yàn)證明TLCP, TPI，石墨填料加

3、入到PPS中，能使復(fù)合材料的摩擦系數(shù)有不同程度的降低，最優(yōu)的復(fù)合材料摩擦系數(shù)在0.15以下;在金屬基表面粗糙度為30um，低壓注射(45MPa以下)情況下，能得到復(fù)合材料中最優(yōu)的結(jié)合力為70N以上。
　　 4)驗(yàn)證了遺傳優(yōu)化算法在塑料工作層配比中應(yīng)用的可行性。利用Matlab軟件建立以塑料工作層成分配比為變化因素，復(fù)合材料耐磨減摩系數(shù)和結(jié)合性能為目標(biāo)的擬合函數(shù)。通過(guò)優(yōu)化算法的選擇、重組、變異等進(jìn)程，得到一種兼具減摩性能和優(yōu)異結(jié)合

4、性能的聚合物混合配比方案，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了此優(yōu)化方案的可靠性。并運(yùn)用優(yōu)化后的配比方案與不同毛化形貌的金屬基體復(fù)合，得到不同毛化形貌與復(fù)合材料結(jié)合性能的相互關(guān)系。論文研究表明:在一定范圍內(nèi)，隨著噴丸毛化金屬表面的粗糙度增大，復(fù)合材料的結(jié)合性能呈遞增趨勢(shì)，但當(dāng)?shù)竭_(dá)一定極值后趨勢(shì)下降;通過(guò)塑料流變學(xué)原理和Moldflow模擬確定了軸套注射的成型中的控制因素，同時(shí)優(yōu)化了模具設(shè)計(jì)，減少和避免了金屬基復(fù)合材料軸套成型缺陷的產(chǎn)生，大大減少了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期