摩擦磨损试验机 | 航空航天工业材料涂层表征

安东帕(上海)商贸有限公司

2021/12/03 10:35

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航天梦

据中国载人航天工程办公室消息，我国载人航天工程已经全面转入空间站在轨建造任务阶段。今年将陆续实施空间站核心舱发射、货运补给、载人飞行等多次任务。

追忆漫漫太空之路

从人造卫星到载人航天

中国航天事业蓬勃发展，探索浩瀚宇宙的伟大事业更加行稳致远，航天梦想实现的脚步越来越近。航空航天工业的发展为航天梦奠定了基础。

前言

航空航天工业包括从先前设计、建造、测试、销售到后期的飞机维护、飞机零件、导弹、火箭或航天器等各个方面的所有公司和活动。图1展示的就是飞机生产车间。

图1 ：飞机生产车间

民用航空和军用航空的飞机及其零部件是一个非常庞大的产业链，零部件的生产和使用所带来的上下游环节非常之多。而生产一架飞机所用的材料更是种类繁多，这其中包括金属、玻璃、陶瓷、塑料和各种复合材料。为了保证飞机的功能、安全和美观，需要对这些材料的特性进行精确描述和表征。

客户痛点分析

某飞机部件制造商正在考虑引进一种新型钢材料所制造襟翼滚珠丝杠，然而需要知道它们是否会导致接触材料出现过早磨损的情况。尤其是在航空航天工业体系中，过早磨损是飞机部件制造商面临的一个重要问题。安东帕摩擦磨损试验机可为客户提供摩擦系数的测定和磨损的表征。

依照用户的痛点和解析，推荐采用表征仪器为安东帕销盘式摩擦仪（TRB³），如图2所示。如果需要模拟高温服役环境的话还提倡采用高温摩擦仪（THT），如图3所示，安东帕高温摩擦仪能提供非常精准的控温和保证高温下极其高的测试精度。在摩擦学实验结束后，用集成式的表面轮廓仪可以测量磨痕轮廓，直接计算相应的磨损率。

图2：销盘式摩擦仪TRB³

图3：高温摩擦仪THT

实验

航空航天工业某部件制造商需要调查制造襟翼滚珠丝杠时使用的两种新的涂层钢材料造成的磨损情况。将两种不同涂层材料的样品制作成样块，如图3所示。

图3：客户样品

步骤：

采用安东帕销盘式摩擦仪对样品进行磨损测试，采用线性往复模式进行试验。
摩擦副（对磨体）为100Cr6钢球，硬度大约为60 HRC。
实验结束后，记录摩擦系数，并用显微镜观察样品和摩擦副的磨损情况。

实验分析与结论

经过摩擦学试验后，得到两种不同材料的摩擦系数基本什么变化，具体见图4所示。从摩擦系数的曲线来看，经过25min的磨损试验后两种样品基本没什么损伤。但是，通过显微镜观察后发现摩擦副100Cr6钢球表面有损伤。通过计算得到，1# 样品体系下的100Cr6 钢球的磨损量为0.000186 mm³/(Nm)，而2# 样品的磨损量为0.000202 mm³/(Nm)。这样可以看出2# 样品对于对磨体的伤害大。

图4：摩擦系数和磨损量

过早磨损是航天航空行业制造商的一大难题，而安东帕摩擦仪可以为客户提供这类需求的表征手段。
通过结果分析，两种样品的摩擦系数相差不大，摩擦系数随时间的变化的曲线趋势也相一致
虽然两种涂层材料的表面基本没有损伤，但是对于对磨体100Cr6 钢球的损伤还是存在的，尤其是2# 样品使对磨体产生更大的损伤。

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