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        類金剛石涂層對(duì)汽車變速器齒輪摩擦特性的影響

        2017-12-05 13:36:03K.Bobzin,王亮
        汽車文摘 2017年1期

        類金剛石涂層對(duì)汽車變速器齒輪摩擦特性的影響

        刊名:Surface&Coatings Technology(英)

        刊期:2015年第284期

        作者:K.Bobzin

        編譯:王亮

        一個(gè)高效的動(dòng)力總成技術(shù)有助于減少CO2排放量。由于摩擦的周期性或連續(xù)性,因此摩擦損失最小的汽車變速器在提高效率和節(jié)約化石燃料方面具有巨大潛力。IOT(表面工程研究所)與FZG(齒輪研究中心)進(jìn)行合作,研究在劇烈轉(zhuǎn)動(dòng)–滑動(dòng)條件下對(duì)高負(fù)荷變速器齒輪表面所進(jìn)行的類金剛石(DLC)涂層處理,以降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失?;贒LC涂層的ZrCg和納米物質(zhì)ZrC通過(guò)物理氣相沉積(PVD)。以工業(yè)金剛石涂層DLC-REF1作為參考,利用相關(guān)的摩擦學(xué)測(cè)試方法,在雙圓盤試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行齒輪高負(fù)荷滾動(dòng)–滑動(dòng)試驗(yàn)。其中,摩擦學(xué)模型試驗(yàn)包含全部類型摩擦,如邊界摩擦、混合摩擦、流體摩擦,盡管材料表面被涂層完全分離,但是使用ZrCg涂層的齒輪其摩擦因數(shù)可以降低35%。

        采用DLC涂層的齒輪,其與未進(jìn)行涂層處理的齒輪相比,摩擦損失降低了25%;當(dāng)負(fù)荷更大、轉(zhuǎn)速更高時(shí),其摩擦損失能夠降低到39%。DLC涂層在EHL(彈性流體動(dòng)力)潤(rùn)滑條件下的優(yōu)良性能是由其熱物理性能決定的。根據(jù)摩擦表面的濕度分析,確定DLC涂層的表面特性、界面張力、表面能量,并通過(guò)接觸角測(cè)量齒輪油,利用接觸角數(shù)據(jù)計(jì)算粘附能量。相關(guān)分析表明,在邊界摩擦和流體摩擦條件下的摩擦特性對(duì)界面張力和粘附力有明顯影響;在混合摩擦及EHL潤(rùn)滑條件下,較高的粘附能量(良好的潤(rùn)濕性)有助于降低摩擦因數(shù)。

        由于DLC涂層具有良好的熱物理性能(即導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容),因此DLC涂層與鋼相比具有更好的摩擦性能。基于閃溫理論,DLC涂層的表面溫度較高,同時(shí)其熱傳導(dǎo)較低,轉(zhuǎn)動(dòng)接觸面相對(duì)油膜厚度較大。

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