Page 58 - 摩擦学学报2025年第10期

第 10 期 关健, 等: 不同表面处理20CrMo与GCr15配对摩擦副的极端工况摩擦学行为研究 1455

0.20 0.10

(a) FP1+heavy load (b)
FP2+heavy load 0.08
0.15
FP3+heavy load
Friction coefficient 0.10 FP2+nominal load Friction coefficient 0.04
0.06
FP1+nominal load
FP3+nominal load
0.02
0.05
0.00
FP1+heavy load FP3+heavy load FP3+nominal load
FP2+nominal load
FP2+heavy load
FP1+nominal load
0.00
0 10 20 30 40 50 60
Time/min
Fig. 14 Friction coefficient of the three friction pairs under high speed: (a) friction coefficient variation of the three friction pairs
under heavy load and nominal load; (b) mean friction coefficient of the three friction pairs under heavy load and nominal load
图 14 高转速下3组摩擦副摩擦系数：(a) 3组摩擦副在高载荷和额定载荷下摩擦系数随时间变化图；
(b) 3组摩擦副在高载荷和额定载荷下的平均摩擦系数

GCR15 ball 20CrMo disk

Z/μm Z/μm
3 0.5
−1 0.2
−0.1
0
0
FP1 579 μm 200 800 −5 569 μm 200 800 −0.4
−0.7
−9
400 600 400 600 −1.0
600 400 −13 Y/μm 600 400 −1.3
−1.6
100 μm 200 X/μm −17 100 μm 200 X/μm
Y/μm
800 0 −21 800 0 −1.9
−2.2
GCR15 ball 20CrMo disk
Z/μm Z/μm
4 0.6
1 0.3
516 μm −2 0.0
0
0
FP2 200 800 −5 500 μm 200 800 −0.3
−0.6
−8
400 600 −11 400 600 −0.9
100 μm Y/μm 600 200 400 X/μm −14 100 μm Y/μm 600 200 400 X/μm −1.2
800 0 −17 800 0 −1.5
GCR15 ball Z/μm 20CrMo disk Z/μm
0.3 0.6
−0.5 0.3
333 μm −1.3 0.0
FP3 0 −2.1 328 μm 0 −0.3
200 800 −2.9 200 800 −0.6
400 600 −3.7 400 600
50 μm Y/μm 600 200 400 X/μm −4.5 100 μm Y/μm 600 200 400 X/μm −0.9
800 0 −5.3 800 0 −1.2
Fig. 15 Micrographs of the three friction pairs under high speed and heavy load
图 15 高转速和高载荷工况下3组摩擦副微观分析照片
表4中和图17所示. 在高载荷工况下，FP3由于磨斑表 如下：
面P含量更高的摩擦反应膜，具有最好的耐磨效果；在 a. 在高载荷下，渗碳+2次淬火处理的20CrMo下
额定载荷工况下，由于接触压力小，摩擦副的润滑状 盘在最低转速和额定转速工况下耐磨损性能最好，原
态较好. 由于FP1中经过渗碳+2次淬火的20CrMo盘表 因是摩擦副在最低转速和额定转速下磨斑表面形成
面硬度更大，因此其耐磨性更好. 了P含量更高的摩擦反应膜，并且20CrMo经过渗
碳+2次淬火的热处理工艺后，表面硬度更大.
3 结 论 b. 在高转速工况下，高浓度碳氮共渗20CrMo下

本文中对机器人所用精密减速机的齿轮摩擦副 盘表面摩擦反应膜P含量最高，具有最佳的耐磨损性
材料GCr15-20CrMo(3种热处理工艺)进行了高载荷下 能. 高载荷下磨损形式主要为磨粒磨损.
的变速试验和高转速下的高、低载荷对比试验，结论 c. 在高转速+额定载荷工况下，3种摩擦副均呈现