多孔聚醚醚酮保持架材料的FDM制备及其摩擦学性能研究

张辉,段明德,秦世坤,张壮雅,邓四二

(河南科技大学 机电工程学院,河南 洛阳 471003)

航空发动机是现代工业技术的集大成者,精密轴承在航空发动机中发挥着重要的作用[1]。 而保持架作为航天轴承的核心零件,其润滑效果对轴承的服役性能起关键作用,润滑失效极易造成保持架自身运转失稳,进而造成轴承其他零件的严重磨损,并伴随着涡动和啸叫现象[2]。鉴于航天轴承工况复杂且无法补充润滑油,使用常规润滑技术已经无法满足需要。

目前,国内外多采用一次性稀油技术,即保持架采用多孔自润滑材料,在兼具承载能力的同时将润滑油或润滑脂浸入孔隙结构中,轴承运转时在离心力、温升等因素的作用下起到摩擦副自润滑效果,实现减摩抗磨的目的。多孔自润滑轴承保持架材料的制备主要采用冷压烧结工艺和模板-滤取工艺[3]2种方法:冷压烧结工艺是将聚合物颗粒通过机械压实后在一定温度下进行烧结,使聚合物颗粒表面融化而黏接在一起,颗粒之间的缝隙形成孔道的材料制备工艺;模板-滤取工艺是将聚合物颗粒与填充剂混合后冷压烧结成形,通过原位去除造孔剂制备多孔材料的工艺。虽然上述制备工艺操作简单、成本低廉[4],但制备出孔隙排布有序,孔隙率可控,形貌多样的多孔材料仍存在困难。以熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺为代表的增材制造技术的蓬勃发展为复杂结构的多孔材料制备提供了有效方案。FDM工艺利用分层制造技术,层层叠加的原理可高效、绿色地制备出性能优良的多孔保持架材料[5-6]。……