互穿復(fù)合材料起重機(jī)伸縮臂滑塊的研究.pdf

1、研制耐磨且力學(xué)性能優(yōu)異的新型起重機(jī)伸縮臂滑塊材料是研究的熱點(diǎn)之一，兼具金屬與聚合物優(yōu)良性能的互穿復(fù)合材料引起人們的廣泛關(guān)注。本論文介紹了目前國(guó)內(nèi)外導(dǎo)向滑塊材料的發(fā)展現(xiàn)狀以及互穿復(fù)合材料的研究進(jìn)展，初步探討了泡沫金屬/聚合物互穿復(fù)合材料滑塊的理論基礎(chǔ)，對(duì)新型起重機(jī)伸縮臂滑塊材料的研制與應(yīng)用進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。
　　 采用注塑成型方法，以泡沫鋁為基體、聚甲醛(POM)為填充相制備了泡沫鋁/POM互穿復(fù)合材料;采用正交實(shí)驗(yàn)方法，以彎

2、曲強(qiáng)度、無缺口沖擊強(qiáng)度為指標(biāo)，優(yōu)化了注塑成型工藝參數(shù);采用不同體積分?jǐn)?shù)硅烷偶聯(lián)劑(KH550)溶液對(duì)泡沫鋁進(jìn)行預(yù)處理，得到了最佳泡沫鋁預(yù)處理工藝;添加10％聚四氟乙烯(PTFE)以進(jìn)一步改善了泡沫鋁/POM互穿復(fù)合材料的力學(xué)性能與摩擦學(xué)性能;使用光電子能譜(EDS)和電子掃描顯微鏡(SEM)觀察泡沫金屬-聚合物互穿復(fù)合材料磨損表面，以研究其摩擦磨損機(jī)理;分別對(duì)泡沫鋁/POM互穿復(fù)合材料滑塊與尼龍滑塊進(jìn)行靜力分析、微觀力學(xué)分析與ANSYS

3、有限元分析，探討了兩種不同材料滑塊在起重機(jī)二節(jié)臂全伸、額定吊重工況下的應(yīng)力與應(yīng)變。主要結(jié)論如下:
　　 泡沫鋁/POM互穿復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)異，其中彎曲強(qiáng)度與POM相當(dāng)且是純泡沫鋁的6.3倍;其摩擦學(xué)性能介于純泡沫鋁與POM之間，摩擦系數(shù)隨著載荷增加呈下降趨勢(shì)且隨著轉(zhuǎn)速增加變化范圍較小，磨損量隨著載荷與轉(zhuǎn)速增加而增加;PTFE的加入能提高泡沫鋁/POM互穿復(fù)合材料的力學(xué)性能與摩擦學(xué)性能，其中沖擊強(qiáng)度提高36.1％，摩擦系數(shù)降低1

4、2.7％，磨損量減少33.3％;復(fù)合材料磨損表面EDS分析與SEM分析表明在摩擦過程中，POM在泡沫金屬表面發(fā)生轉(zhuǎn)移并形成一層轉(zhuǎn)移膜，因而有效地降低磨損。泡沫鋁/POM/PTFE互穿復(fù)合材料的力學(xué)性能與摩擦學(xué)性能可以達(dá)到尼龍滑塊材料的性能要求，其中摩擦系數(shù)降低49.1％。在QY16起重機(jī)二節(jié)臂全伸、額定吊重的工況下，泡沫鋁/POM互穿復(fù)合材料滑塊最大應(yīng)變值比尼龍滑塊低27.5％，可相應(yīng)降低滑塊與伸縮臂的接觸間隙，因此能提高滑塊使用壽命。