Page 27 - 摩擦学学报2025年第9期

第 9 期 刘傲, 等: Cr 12 MoV模具钢表面微织构润滑减阻研究 1281

置并结合表4中的试验参数，对不同间距下h =10 μm、 0.023 f
p
h =3 μm的菱形织构进行仿真分析，由于仿真模型与实 0.022 f *
0
际工况存在差距，需要进行数据拟合修正，修正采用线
性函数 f = k f s +C进行，其中 为公式(11)中的摩擦 Friction coefficient 0.021
∗
f s
系数. 计算获得不同间距菱形织构的摩擦系数并对其 0.020
摩擦系数进行修正，最终确定拟合比例系数k=0.13317、
0.019
拟合常数C=-0.01063，拟合精度R=0.9875，达到了98%
以上，具有可靠性. 数据拟合结果列于表5中，仿真修 0.018
0 100 200 300 400
正摩擦系数 f 与试验摩擦系数 的对比如图19所示， Space/μm
f
∗
从图19中可以看出，仿真与试验的摩擦系数趋势相 Fig. 19 Comparison of friction coefficient between
simulation and experiment
同，说明该仿真具有一定的预测意义.
图 19 仿真与试验摩擦系数对比图

表 5 仿真数据拟合分析表 构样件在温度为40 ℃、负载为40 N及往复速度为0.5 m/s
Table 5 Simulation data fitting analysis table
的条件下，经过60 min摩擦润滑试验后的SEM照片及
Simulation friction Correction friction Experimental
Space/μm 共聚焦三维磨损形貌照片，其中纵向为往复摩擦方
coefficient, f* friction coefficient, f
coefficient, f s
向，可以发现织构化样件往复方向只有断续的浅痕，
15 0.234 66 0.020 62 0.020 53
40 0.222 58 0.019 01 0.019 24 推断磨痕是由于试验前期受负载变化影响而无法
65 0.220 42 0.018 73 0.018 41
形成完整油膜所导致的磨损. 此外，织构区域能够容
165 0.227 58 0.019 68 0.019 89
[28]
纳磨损碎屑，可以避免发生磨粒磨损现象 ，而无织
365 0.246 69 0.022 23 0.022 20
构样件部分区域已经形成明显的犁沟与凹槽，其表面
3.2.5 耐磨损性能 也存在很多被压实的磨屑 [29-30] . 综上，菱形织构有利于
图20所示为Cr MoV模具钢最优形貌织构与无织 Cr MoV模具钢摩擦副间润滑油膜的形成，减小摩擦
12
12

(a) (b) z/μm
750.0 25
20
500.0
y/μm 15
250.0
10
0.0 5
0.0 250.0
200 μm x/μm 500.0 0

(c) (d) z/μm
750.0
30
y/μm 500.0 25
250.0 20
15
10
0.0
0.0 5
250.0
200 μm x/μm 500.0 0

Fig. 20 SEM micrographs and confocal 3D wear morphology micrographs: (a) SEM micrograph of rhombus micro-texture;
(b) rhombus micro-texture 3D morphology micrograph; (c) SEM micrograph without micro-texture;
(d) 3D morphology micrograph without micro-texture
图 20 SEM照片和共聚焦三维磨损形貌照片：(a) 菱形织构SEM照片；(b) 菱形织构三维形貌照片；
(c) 无织构SEM照片；(d) 无织构三维形貌照片