Page 24 - 摩擦学学报2025年第9期

1278 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b) (c) (d)

200 μm 200 μm 200 μm 200 μm

(e)

20 mm

Fig. 12 Confocal micrographs and photos of different micro-textures: (a) square micro-texture; (b) circle micro-texture;
(c) rhombus micro-texture; (d) hexagon micro-texture; (e) micro-texture sample photos
图 12 不同织构共聚焦显微镜照片和织构样件实物照片：(a) 正方形织构；(b) 圆形织构；(c) 菱形织构；
(d) 正六边形织构；(e) 织构样件照片

径均为200 μm，纵向和横向间距保持一致且加工形貌 件摩擦系数均处在平稳阶段，取试验3~10 min的摩擦
完整，无明显裂纹. 系数平均值进行分析比较. 如图14所示，间距为65 μm
在上述激光参数下，由于织构边缘处激光重叠率 时的菱形织构相较于其他参数下的织构平均摩擦系
低，不足以去除样件表面，织构表面积和织构间距会 数最小，为0.018 41，无织构表面在同等试验参数下的
因此受到影响，最终在保证织构尺寸的前提下通过激 平均摩擦系数为0.029 57，即最优的菱形织构化表面
光共聚焦显微镜测得织构间距分别为15、40、65、165、 相较于无织构表面摩擦系数降低37.74%.
365 μm，织构深度为10 μm左右，织构底部粗糙度R 为 随着织构间距的增大，摩擦系数呈现出先降低后
a
1.63~2.21 μm. 增大的变化趋势，同上文中的仿真结果类似，在织构
3.2 摩擦试验 间距较小时，由于发散楔和收敛楔过渡区域过短，流
在MZF-1型旋转往复磨损试验机上对列于表4的 体域压力波动明显，从而影响流体的动压润滑效果，
4种织构结构进行往复摩擦磨损试验，试验主要参数列 同时也会导致流体对壁面的冲击加剧，影响表面承载
于表4中. 采用销-盘方式摩擦，摩擦副材料均为Cr MoV 力. 结合图4可以发现，在织构间距较大时，空化效应
12
模具钢，滴加2 mL如表4所列参数的润滑油，温度保持 减弱，使得其在负压区所能抵消的压力减少，最终导
在40 ℃，摩擦时间设置为10 min. 致流体域的表面承载力较弱，摩擦系数较大. 此外，织
构面积率随织构间距的增大而减小，流体动压效应产
表 4 摩擦磨损试验主要参数
生的额外增压效果随之对整个流体域的影响减小. 综
Table 4 Main parameters of friction and wear test
上可知，各类织构的摩擦系数随间距变化类似，但菱
Parameters Specifications
Load/N 20/30/40/50/60 形织构表现更优，相较于其他形貌，菱形织构发散和
Reciprocating distance/mm 40
收敛楔边更长，易于在收敛楔等流体域局部生成涡
Velocity/(m/s) 0.1/0.2/0.3/0.4/0.5
Micro-texture shape Square/circle/rhombus/hexagon 流，增大惯性效应的影响；另一方面，结合图5，菱形织
Micro-texture spacing/μm 15/40/65/165/365 构在发散楔内的空化区域更为集中，避免了由于空化
3
Lubricating oil density/(kg/m ) 891
Kinematic viscosity/(Pa·s) 0.098 效应的面积率过大而导致负压区过大，从而影响表面
承载力的现象.
3.2.1 不同间距对润滑性能的影响 3.2.2 不同速度对润滑性能的影响
设置负载为40 N，往复速度为0.5 m/s，在不同间 为研究往复运动下速度对摩擦副摩擦学性能的
距及不同形貌织构下的摩擦试验结果如图13所示，由 影响，在不同速度下对不同形貌织构进行了摩擦磨损
于部分样件的摩擦系数前期波动较大，为保证所有样 试验，设置载荷为40 N，织构间距均为65 μm. 图15所