Page 47 - 摩擦学学报2025年第10期
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                                         [8]
                                                     [9]
            性，提高其服役的可靠性. Wang等 和宋靖东等 针对                        人减速机的工况，制备了合成烃基的润滑脂，针对该
            渗碳齿轮钢，通过提升碳元素在残余奥氏体中的扩散                            润滑脂在机器人整机上完成了室温环境下8 000 h不
                                                                                      [24]
            能力，减少了大块碳化物的析出，提升了齿轮钢材料                            间断的性能测试. 冯存傲等 针对20CrMnTi齿轮钢进
            表层的硬度和硬化层的厚度，对于重载齿轮的延寿提                            行了低速、重载和室温工况下不同黏度润滑介质的摩
                              [10]        [11]
            供了理论依据. Shi等 和Edward等 针对17CrNiMo6                  擦磨损试验，建立了不同润滑介质特性与磨损量和失
                                                                                         [25]
            齿轮钢进行了循环渗碳处理，渗碳过程中材料表层组                            效模式的对应关系. 张山林等 发现室温22 ℃左右，
            织结构得到细化，齿面硬度和耐磨性增强. 渗氮技术                           相较于进口润滑脂，国产润滑脂对RV减速机的使用
            是1种低成本的表面强化技术，在齿轮钢表面形成间                            寿命可延长1倍. 原因是国产润滑脂抗氧化保持能力
            隙固溶体或氮化物，使摩擦副材料具有高硬度、高耐                            更强，性能更加稳定.
                                              [13]
                                      [12]
            磨性和高疲劳强度等优异性能 . Sun等 和Wang等                 [14]       从以上研究成果来看，国内外学者针对齿轮钢材
            对重载工况下的齿轮副进行了渗氮处理，发现在齿轮                            料的表面强化技术进行了较丰富的摩擦特性研究，如
            表层能够形成规则细密的氮化物层，可以同时提高                             渗碳和渗氮工艺参数对材料硬度和微观组织结构的
            齿轮表面的强度、韧性和残余压应力，有助于重载齿                            影响，表面涂层的力学性能和摩擦学性能的探究，这
                                         [15]
            轮的寿命延长. 卢金生和杜树芳 开发了1种时效硬                           些研究成果对于常规工况下的齿轮钢的减摩抗磨性
            化型的渗氮工艺，渗氮层深大于0.6 mm，基体硬度超                         能提升具有一定的学术和工程价值. 但在较为苛刻的
            过HV400~HV450. 碳氮共渗是1种同时渗入碳元素和                      服役环境下，齿轮摩擦副经常面临低速重载的极端工
            氮元素的表面处理工艺，能够兼顾渗入层的硬度和                             况，摩擦副处于边界润滑或混合润滑的状态，单一的
            深度，显著提升了摩擦副的耐磨性能，并且强化层性                            渗碳或者渗氮工艺难以保证齿轮副的服役寿命，表面
                                                 [16]
            能稳定，目前在工程上也具有一定的应用 . Lu等                    [17]   涂层在高接触压力作用下容易破裂. 另外，一些工业
            对比了轻载工况下(20 N·m)C-N硬化层和TiN涂层在                      装备中的部件，如工业机器人中的减速机，通常在有
            20CrMo齿轮钢上的摩擦学表现，发现相较于含TiN涂                        限的密闭空间运行，难以进行油润滑，一般都采用润
            层的齿轮钢，含C-N硬化层齿轮钢表面的摩擦系数减                           滑脂进行填充. 重载减速机在苛刻工况下摩擦副的温
            小了约50%，表层磨损痕迹明显减轻. 经过深入研究                          度将超过80 ℃，目前针对高温环境下润滑脂与不同热
            发现，氮原子的加入能够促进Me (CN) 、FeN和Fe C-                    处理的材料表面交互作用的机理研究较少. 综上所
                                        23    6        3
            (Fe,Cr) C等化合物的形成并细化表层的晶格组织，因                       述，高温、重载和脂润滑的苛刻工况下不同热处理工
                  3
                                 [18]
            此实现减摩抗磨的效果 . 涂层技术也被应用于合金                           艺对齿轮摩擦副的减摩抗磨性能的影响及其机理的
            钢摩擦副中以提升其在苛刻工况下的摩擦学性能. 陈                           研究非常必要.
                   [19]
            国栋等 在IN718合金上制备了Co-WC/Cu复合涂层，                          本文中以精密减速机中使用的齿轮摩擦副材料
            溶解后的WC与Cu的协同作用形成了包含碳化物、CuO                         为研究重点，探讨了20CrMo经3种不同表面处理工艺
            和Cu的复合涂层，涂层硬度较基体提高了70%以上，                          (渗碳+2次淬火、碳氮共渗和高浓度碳氮共渗)在极端
            涂层具有固体润滑剂的作用，有效地提升了材料的耐                            工况下的摩擦磨损特性. 本文中提出的极端工况为机
                             [20]
            磨损性能. 岳迪凡等 采用超音速火焰喷涂技术在410                         器人精密减速机在实际运行过程中面临的苛刻工况，
            钢上制备了不同氧燃比的涂层，发现氧燃比的升高有助                           具体包括：(1) 高载荷下的高转速、额定转速和最低转
            于涂层变的均匀致密，涂层磨损率降低约50%，磨损                           速工况；(2) 高转速下的额定载荷和高载荷工况. 本文
            机制由磨粒磨损转为氧化磨损和轻微磨粒磨损的复                             中定义精密减速机的高载荷为额定载荷的4倍，输出
                           [21]
            合形式. 魏徐兵等 分析了N元素对DLC薄膜的力学性                         端高转速为额定转速的1.87倍. 高载荷和高转速的工
            能和摩擦学行为的影响规律，得到的结论是N元素可以                           况条件已大幅超过减速机的许用值，对于精密减速机
            促进sp -C结构的形成，大幅提高了薄膜的韧性和膜基                         已属于极端工况. 基于上述工况信息，本文中将以高
                  2
            结合力. N元素导致的类石墨碳转移膜的形成也能够有                          载荷(赫兹接触压应力4 GPa)作为基础条件，分别在高
            效降低摩擦系数和磨损率，从而增强其耐磨损性能.                            转速(相对滑动速度562 mm/s)、额定转速(相对滑动速
                在低速重载的苛刻工况下，减速机内的摩擦副相                          度300 mm/s)和最低转速(相对滑动速度50 mm/s)3种
            对滑动速度较低，赫兹接触压应力较大，边界润滑和                            不同转速条件下，对减速机齿轮摩擦副材料进行摩擦
                                                [23]
                                     [22]
            混合润滑为主要的润滑状态 . 李建明等 针对机器                           磨损试验，并在高转速条件下，进一步对比分析了高
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