金屬基復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合材料摩擦磨損性能及塑料流變學理論，設計正交試驗方案，運用遺傳優(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)的結合性能。其主要研究方向和復合材料性能體現在如下幾方面:
　　 1)對金屬基復合材料軸套的結構和摩擦磨損性能進行深入的研究和分析。確定構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增加工作層與金屬基表面的結合性能。
　　 2)通過塑料流變學理論和Moldflow注射模擬對復合材料軸套進行成型模擬，指導成型工藝參數的設定和預防復合材料制件產生成型缺陷。通過正交方法設計出不同的工作層成分配比方案，與金屬基體進行注射復合成型。
　　 3)運用劃痕試驗和摩擦磨損試驗分別得到不同配比下的結合性能、摩擦系數。試驗證明TLCP, TPI，石墨填料加

3、入到PPS中，能使復合材料的摩擦系數有不同程度的降低，最優(yōu)的復合材料摩擦系數在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，能得到復合材料中最優(yōu)的結合力為70N以上。
　　 4)驗證了遺傳優(yōu)化算法在塑料工作層配比中應用的可行性。利用Matlab軟件建立以塑料工作層成分配比為變化因素，復合材料耐磨減摩系數和結合性能為目標的擬合函數。通過優(yōu)化算法的選擇、重組、變異等進程，得到一種兼具減摩性能和優(yōu)異結合

4、性能的聚合物混合配比方案，通過試驗驗證了此優(yōu)化方案的可靠性。并運用優(yōu)化后的配比方案與不同毛化形貌的金屬基體復合，得到不同毛化形貌與復合材料結合性能的相互關系。論文研究表明:在一定范圍內，隨著噴丸毛化金屬表面的粗糙度增大，復合材料的結合性能呈遞增趨勢，但當到達一定極值后趨勢下降;通過塑料流變學原理和Moldflow模擬確定了軸套注射的成型中的控制因素，同時優(yōu)化了模具設計，減少和避免了金屬基復合材料軸套成型缺陷的產生，大大減少了產品開發(fā)周期