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Tribological performance of surface texturing in mechanical applications—a review
Surface Topography: Metrology and Properties ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-09-17 , DOI: 10.1088/2051-672x/abb6d0
Ping Lu , Robert J K Wood

Surface textures have been of great interest within the tribology community with nearly 1500 papers published on this topic in the past two decades. With the pursuit of low emissions and environmental sustainability, the application of surface texturing to mechanical systems to lower friction and control wear is attracting increasing attention. There is no doubt that certain textured surfaces can have a beneficial effect on tribological performance but it is widely agreed that the optimization of textures should be carried out based on specific requirements of applications. The purpose of this review article is to summarize the current state of the art in surface texturing applied to mechanical applications (cutting tools, piston-ring & cylinder liners, sealing and journal bearings) from the following aspects: application requirements, numerical/experimental testing and validation, and tribological performance of textured surfaces (wear and friction), as well as the limitations in texture designs when applied to certain applications. Patterns/grooves in the micron-scale are the most typical shapes been studied, and benefits of partial texturing are applicable for most of these mechanical applications. Friction reduction of up to 34.5% in cutting tools, 82% in piston-ring & cylinder-liners, 65% in seals and 18% in journal bearings have been observed by experimental tests. Based on primary evidence from the literature, the last section provides general suggestions on current gaps in understanding and modelling and suggestions for future research directions.



中文翻译:

机械应用中表面纹理的摩擦学性能—综述

在过去的二十年中,摩擦学界对表面纹理一直很感兴趣,为此主题发表了近1500篇论文。随着对低排放和环境可持续性的追求,在机械系统上应用表面纹理化技术以降低摩擦和控制磨损越来越受到关注。毫无疑问,某些带纹理的表面可能会对摩擦性能产生有益的影响,但人们普遍认为,应根据应用的特定要求对纹理进行优化。这篇评论文章的目的是从以下几个方面总结应用于机械应用(切削工具,活塞环和气缸套,密封和轴颈轴承)的表面纹理处理的最新技术:数值/实验测试和验证,以及纹理化表面的摩擦学性能(磨损和摩擦),以及应用于某些应用程序时纹理设计的局限性。微米级的图案/凹槽是研究过的最典型的形状,部分纹理化的好处适用于这些机械应用中的大多数。实验测试表明,切削工具的摩擦降低高达34.5%,活塞环和气缸套的摩擦降低了82%,密封件的摩擦降低了65%,轴颈轴承的摩擦降低了18%。基于文献的主要证据,最后一部分提供了有关当前在理解和建模方面的差距的一般建议以及对未来研究方向的建议。以及应用于某些应用程序时纹理设计的局限性。微米级的图案/凹槽是研究过的最典型的形状,部分纹理化的好处适用于这些机械应用中的大多数。实验测试表明,切削工具的摩擦降低高达34.5%,活塞环和气缸套的摩擦降低了82%,密封件的摩擦降低了65%,轴颈轴承的摩擦降低了18%。基于文献的主要证据,最后一部分提供了有关当前在理解和建模方面的差距的一般建议以及对未来研究方向的建议。以及应用于某些应用程序时纹理设计的局限性。微米级的图案/凹槽是研究过的最典型的形状,部分纹理化的好处适用于这些机械应用中的大多数。实验测试表明,切削工具的摩擦降低高达34.5%,活塞环和气缸套的摩擦降低了82%,密封件的摩擦降低了65%,轴颈轴承的摩擦降低了18%。基于文献的主要证据,最后一部分提供了有关当前在理解和建模方面的差距的一般建议以及对未来研究方向的建议。部分纹理化的好处和好处适用于大多数这些机械应用。实验测试表明,切削工具的摩擦降低高达34.5%,活塞环和气缸套的摩擦降低了82%,密封件的摩擦降低了65%,轴颈轴承的摩擦降低了18%。基于文献的主要证据,最后一部分提供了有关当前在理解和建模方面的差距的一般建议以及对未来研究方向的建议。部分纹理化的好处和好处适用于大多数这些机械应用。实验测试表明,切削工具的摩擦降低高达34.5%,活塞环和气缸套的摩擦降低了82%,密封件的摩擦降低了65%,轴颈轴承的摩擦降低了18%。基于文献的主要证据,最后一部分提供了有关当前在理解和建模方面的差距的一般建议以及对未来研究方向的建议。

更新日期:2020-09-17
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