【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于摩擦学领域，涉及一种海洋环境摩擦技术，具体涉及一种海洋环境摩擦装置及提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法。
技术介绍
1、发展海洋装备、建设海洋工程是我国海洋强国战略的重要内容，舰艇、海洋平台、潜水器、养殖平台等海工装备与设施在海洋经济建设和海洋国防中发挥着重要作用。
2、pa6作为一种常见的海洋摩擦副工程塑料，有着优异的耐腐蚀、自润滑、抗磨性能，广泛应用于运动系统如深潜器的浮力调节系统、海水液压传动系统、潜艇艉轴及其滑动支撑轴承、水下作业机器手、深海勘探和开采装备等摩擦副构件中。
3、45钢是一种碳素结构钢，含碳量在0.42%~0.50%之间，具有高强度、高韧性、良好的可焊性和可加工性，同时45钢具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境下长期使用，能够满足船舶在海洋环境下的使用要求。在船体结构、船舶配件、船用管道、船艉轴承等摩擦副结构方面得到广泛应用。
4、现有的提高海洋摩擦副（聚合物与金属）的摩擦磨损性能的办法大多是从改性角度出发，比如加碳纳米管、磷酸锆等填料与聚合物粉末混合在一起制备成自润滑摩擦副材料，但是这样的问题在于制备工艺复杂，材料成本较高，改性纯材料肯定比只用纯材料费用大很多。提高上述材料在海水环境中的耐磨性能对延长摩擦副材料的使用寿命，降低维护成本有着重要意义。因此有必要寻找一种全新路线来改善海洋环境下材料的摩擦性能。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种海洋环境摩擦装置及提高海洋环境摩擦副耐磨性的
2、一方面，在摩擦对副的摩擦界面处设置磁场，所述摩擦对副包括硬质的第一摩擦副和相对软质的第二摩擦副。
3、优选地，所述磁场的磁场强度为不大于140 mt；进一步优选，所述磁场的磁场强度为20~100 mt；进一步优选，所述磁场的磁场强度为30~60 mt。
4、在摩擦副材料旋转运动对摩的同时，磁场通过洛伦兹力加快海水中cl-、na+、ca2+、k+等阴、阳离子向摩擦副材料表面转移的速率，造成第一摩擦副（比如45号钢）表面受海水的腐蚀加剧，20mt的轻微磁场产生的轻微腐蚀产物有利摩擦副材料接触区形成润滑层，润滑界面的同时起到避免两个摩擦副材料直接接触、隔离摩擦界面的目的，进而有效提高第二摩擦副在海水环境中的耐磨性，磁场强度达到30mt时，耐磨性最好，但是随着磁场强度的继续增大（30-140mt），洛伦兹力促进海水中cl-、na+、ca2+、k+等阴阳离子向摩擦副材料表面转移的速率过快，此时摩擦副材料（比如45号钢）表面反而生成过多的腐蚀产物，进而增加了第一摩擦副（比如45号钢）表面的粗造度，第一摩擦副（比如45号钢）表面的凸凹体犁削较软质的第二摩擦副（比如pa6聚合物材料），此时反而增大了第二摩擦副的磨损。因此向摩擦副接触区域中心位置施加20~140 mt的磁场可有效提高海洋摩擦副材料耐磨性。
5、优选地，所述磁场方向与摩擦对副的摩擦方向成夹角，因为有夹角，在磁场环境下才有利于摩擦界面处海水中离子迁移，从而形成润滑膜，夹角大小一般为70~90°，也就是大致相互垂直时最好。
6、优选地，第一摩擦副是金属材料，比如钢材，45号钢等是常见的海洋设备材料，第二摩擦副是聚合物材料，比如pa6聚合物材料等常见海洋聚合物材料。根据本专利技术上述机理可知，本专利技术的第一摩擦副和第二摩擦副应当是软硬不同的两种材料，这样才能在磨损过程中形成润滑膜。
7、优选地，所述磁场采用永磁体或者电磁铁产生；采用永磁体时，无需供电，安全方便，磁场大小随着永磁体到摩擦副接触区域中心位置的距离的变化而增减，呈现“永磁体距离摩擦副接触区越远则摩擦副接触区的磁场强度越小的规律”。因此通过移动永磁体到摩擦副接触区域中心位置的距离dn，即可调节摩擦副材料在海水环境中所受到的磁场强度的大小，还可以在摩擦副材料摩擦运动前测量记录摩擦副接触区域中心位置的磁场强度大小bn以及该磁场强度bn条件下对应的永磁体端面到摩擦副接触区域中心位置的直线距离dn。
8、采用电磁铁时，相对复杂，但是能够磁场大小调整非常方便和准确，无需特斯拉计等磁场强度检测仪即可准确调整磁场强度。
9、一般来说，无论采用永磁体还是电磁铁，一般普通磁铁产生的磁场方向并不是高度均一的平行直线方向，因此磁场方向与摩擦方向夹角一般将磁铁的南北极连线等效为磁场方向。
10、另一方面，本专利技术提供一种海洋环境摩擦装置，包括配对的第一摩擦副和第二摩擦副，在所述第一摩擦副和第二摩擦副设置的摩擦界面处设置强度不大于140 mt的磁场。该装置可以配置在现有技术中的摩擦设备上，进行低成本摩擦性能改造。
11、另一方面，本专利技术还提供一种确定所述海洋环境摩擦装置中磁场强度的方法，包括以下步骤：
12、在摩擦试验机上装配第一摩擦副和第二摩擦副，并将第一摩擦副和第二摩擦副置于海水环境中；
13、设置磁铁，在所述第一摩擦副和第二摩擦副设置的摩擦界面处产生磁场，通过磁场强度检测仪检测摩擦界面处的强度；
14、利用摩擦试验机进行摩擦试验，摩擦试验结束后进行三维形貌测量，计算磨损体积；
15、改变第一摩擦副和第二摩擦副设置的摩擦界面处的磁场强度，利用相同摩擦参数进行重复摩擦试验，通过磨损体积变化确定磁场强度范围。
16、所述磁场强度大小是由特斯拉计测量环块摩擦副接触区域中心位置的磁场强度大小bn得到的，单位使用mt，并记录下对应于该磁场强度bn下，永磁体端面到摩擦副接触区域中心位置的直线距离dn，所述直线距离dn是一一对应于相应的磁场强度bn。
17、优选地，所述海洋摩擦副材料耐磨性是在施加磁场的条件下，以300rad/s，30n的载荷，在海水环境中进行摩擦学实验1800s后以第二摩擦副的磨痕体积来表征的，所述磨痕体积是使用白光干涉三维形貌仪测量统计的磨损体积，磨痕体积越大则证明材料耐磨性能越差，磨痕体积越小则证明材料耐磨性能越好，每次实验结果测试三次取平均值。
18、优选地，所述第一摩擦副为摩擦盘，第二摩擦副为摩擦块，所述摩擦副接触区域指的是环试样与块试样以线接触方式接触的区域，可以预见的是，在接触压力为一恒力的前提下，随着环试样的旋转、摩擦的进行，将由摩擦一开始的线接触变为面接触的接触形式，所述摩擦副接触区域也随之由线变为一个面，即为摩擦接触面。
19、与相应技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、本专利技术提出的一种提高海洋环境摩擦副耐磨性的技术，只在原有海洋摩擦副的摩擦接触区域施加了永磁体产生的恒定磁场，通过磁场产生的洛伦兹力加快海水中cl-、na+、ca2+、k+等阴阳离子向摩擦副材料表面转移的速率，造成45号钢表面受海水的腐蚀加剧，30mt的轻微磁场产本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，在摩擦对副的摩擦界面处设置磁场，所述摩擦对副包括硬质的第一摩擦副和相对软质的第二摩擦副。
2. 根据权利要求1所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场的磁场强度为不大于140 mT。
3. 根据权利要求2所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场的磁场强度为20~100 mT。
4.根据权利要求1所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场方向与摩擦对副的摩擦方向成夹角。
5.根据权利要求4所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场方向与摩擦对副的摩擦方向的夹角为70~90°。
6.根据权利要求1所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，第一摩擦副是金属材料，第二摩擦副是聚合物材料。
7.根据权利要求6所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述金属材料为45号钢，所述聚合物材料为PA6聚合物材料。
8.根据权利要求1所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场采用
9. 一种海洋环境摩擦装置，包括配对的第一摩擦副和第二摩擦副，其特征在于，在所述第一摩擦副和第二摩擦副设置的摩擦界面处设置强度不大于140 mT的磁场。
10.一种确定权利要求9中所述海洋环境摩擦装置中磁场强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，在摩擦对副的摩擦界面处设置磁场，所述摩擦对副包括硬质的第一摩擦副和相对软质的第二摩擦副。
2. 根据权利要求1所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场的磁场强度为不大于140 mt。
3. 根据权利要求2所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场的磁场强度为20~100 mt。
4.根据权利要求1所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场方向与摩擦对副的摩擦方向成夹角。
5.根据权利要求4所述提高海洋环境摩擦副耐磨性的方法，其特征在于，所述磁场方向与摩擦对副的摩擦方向的夹角为70~90°。
【专利技术属性】
技术研发人员：贾丹，周祎伟，段海涛，詹胜鹏，杨田，马利欣，李晓静，
申请(专利权)人：中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。