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轴承套圈绝缘涂层制备及其性能研究

杨涛  
【摘要】:牵引电动机在使用过程中,由于有轴电流的产生,轴承电蚀现象严重,导致轴承表面损伤严重,严重影响了轴承的使用寿命。为此,在牵引电动机中常使用绝缘轴承,绝缘轴承分为全部为绝缘体、滚动体绝缘、内外圈绝缘和内外圈加绝缘涂层这四种基本类型,而从经济性考虑,本文采用等离子喷涂技术在轴承外圈制备绝缘涂层。 本文研究了绝缘涂层的制备工艺,总结出喷涂前对基体的预处理方法,提高涂层与基体的结合强度,并对喷涂后的原始涂层进行研磨抛光处理,降低涂层表面的粗糙度,对涂层的表面形貌和物相以及喷涂后基体的显微硬度进行了分析,结果表明涂层组织致密,在进行等离子喷涂后αAl_2O_3主要转化为γAl2O3,轴承 外圈的显微硬度也略有降低。针对轴承外圈表面的涂层,制定出相应的绝缘性能测试方法,采用中性盐雾试验法模拟涂层在潮湿环境中的情况,测试结果表明涂层在干燥状态下绝缘性能满足要求,但在潮湿环境下绝缘性能明显降低。 制定出涂层与基体的结合强度测试方法,包括涂层的抗拉强度和抗压强度测试,测试结果表明涂层的抗压强度满足性能要求,但抗拉强度较低,抗拉强度最薄弱处位于涂层与基体的接触面。 针对轴承在实际应用中会产生高温,对涂层进行了抗热震性能测试,结果表明涂层在热载荷循环作用下未发生开裂或剥落现象,涂层的绝缘性能仍然满足要求,但涂层的抗压强度降低。 分析了涂层中残余应力的产生原因,总结了涂层残余应力的理论分析模型,并运用ANSYS软件计算了涂层中残余应力的分布情况,对比分析了单一涂层、添加打底层和梯度涂层的残余应力大小和分布的不同。


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