[发明专利]一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法

说明书

本发明涉及一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法，应用理论和测试相结合的手段，通过摩擦材料在滑摩过程中所表现出来的特性关系，在不拆卸零件进行表面检测的情况下，通过数据特征就可以预测目前摩擦材料的氧化复合层覆盖率。通过建立温度、摩擦系数和表面氧化复合层覆盖率之间的关系，该方法能够准确判断使用过程中的摩擦材料的氧化复合层覆盖率，估算出其氧化百分比，为摩擦元件检测、寿命预测和设计提供了有效的技术手段。

技术领域

本发明属于履带车辆传动领域制动器动态设计技术领域，具体涉及一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法。

背景技术

摩擦材料在使用过程中往往面临氧化的问题。这主要是由于摩擦过程温度急剧升高，造成的摩擦材料内部的金属物质与氧气进行化学反应，进而生成了强度较弱，摩擦性能较差的金属氧化物所致。氧化后摩擦材料性能衰退会造成一系列摩擦元件失效问题。然而摩擦材料优势广泛应用在车辆传动系统离合器、制动器的主要关键零部件当中。所以摩擦材料的失效往往造成整个传动系统的性能衰退。但是摩擦材料的氧化程度往往难以测量，通过现有的表面显微技术仅能测量表面粗糙程度，但是对于表面材料组分的改变还需要借助金相显微镜等其他测量表面氧化元素的仪器，操作非常复杂而且还需要专业的检验机构才有设备可以完成。这种传统的检测方法检验周期厂，而且由于氧化层并非呈现规则形状，检验精度高度依赖仪器的分辨率，更重要的是每次检验必须拆卸摩擦元件，所以这种检测的工作量相当巨大。所以在这种条件下往往离合器和制动器生产厂商往往选择不进行氧化层检验，那么造成即使摩擦片氧化相当严重了，很多车辆仍然继续使用老化的摩擦片。这对车辆安全造成的隐患可想而知。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，解决摩擦材料氧化过程的预测而提出的一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法，通过测试和理论相结合，建立多项参数之间的影响关系，测试获得的边界条件，极大提高了预测精度，实现了在不用拆卸摩擦片的情况下就能够获得材料的氧化程度。

本发明技术解决方案：一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法，实现步骤如下：

步骤一、确定摩擦材料在无氧化的初始状态下的摩擦系数随温度的变化过程，方法为：同时测量摩擦材料的摩擦系数和温度，通过力传感器测定正压力P和摩擦力F，取二者的比值为摩擦系数μ；通过热电偶或者热电阻测量摩擦材料的温度；绘制摩擦系数随温度的变化曲线，确定曲线的斜率θ₁。

步骤二、按照摩擦材料组分中金属元素的氧化物作为摩擦材料氧化层的组成物质，忽略非金属材料、粘结剂对于摩擦材料整体氧化的影响，确定完全氧化后摩擦材料的组分，并仿照步骤一的方法确定完全氧化后摩擦材料的摩擦系数随温度的变化过程和曲线的斜率θ₂；

步骤三、按照线性关系拟合上述摩擦系数随温度变化曲线，将步骤一和步骤二中确定出的曲线斜率θ₁和θ₂分别带入公式(1)的等号左边，从而分别确定出氧化前后的表面形貌变化函数f(D,G)的值，其中D表示分形维数，G表示尺度系数，

k为热传导率ρ为密度，c为比热，H_b为布氏硬度，v是滑摩速度，μ为摩擦系数，则存在如下关系：