第十五届全国表面工程大会

本研究针对重载工况下圆柱滚子轴承磨损加剧、寿命不足的问题，探讨了表面微织构技术结合脉冲电流处理对轴承性能的优化作用。通过数值模拟和实验分析，研究了V形、圆形和矩形微织构对轴承润滑性能的影响，发现V形织构因其非对称楔形结构能显著增强动压润滑效应，提升油膜压力分布。基于Reynolds方程和RNG k-ε湍流模型的仿真结果表明，V形织构在润滑油流动方向上的导流作用最优，其动压性能优于其他织构形状。实验方面，采用激光加工技术在GCr15轴承钢表面制备V形微织构，并通过脉冲电流处理优化织构区微观结构。结果表明，脉冲电流处理（峰值电流密度125 A/mm²）显著改善了织构周围碳元素分布的均匀性，降低了硬度波动，使抗拉强度提升6.76%、延伸率提升9.93%。轴承疲劳寿命试验显示，织构化轴承的平均寿命较无织构轴承延长13.8%~22.1%，且振动和温升显著降低。SEM分析揭示了织构在服役过程中通过塑性变形逐渐平整化，并有效减少了磨粒磨损和剥落坑的形成。研究还发现，轴承失效后期剥落坑呈三角形形貌，其形成与裂纹萌生、扩展及应力集中密切相关。该研究为提升重载轴承的可靠性和寿命提供了理论依据与技术支撑。

微织构；圆柱滚子轴承；脉冲电流；磨损机理