專利名稱：一種仿竹耐磨表面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種仿竹耐磨表面，更具體的說，本發(fā)明涉及一種用以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耐磨性能和使用壽命的仿生耐磨表面。
背景技術(shù)：
隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展,耕作速度大大提高,耕作環(huán)境越來越復(fù)雜，對于耕作工具性能，尤其是觸土耕作部件的性能提出了越來越高的要求。農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件在耕作過程中主要的失效形式是磨損失效，因此提高農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件的耐磨性，從而延長部件的使用壽命，降低頻繁更換部件所帶來的成本成為農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件研究領(lǐng)域的重要課 題。在提高觸土部件的耐磨性，降低生產(chǎn)成本和耕作阻力等方面，國內(nèi)外均有專利報道。目前，專利成果主要集中在新材料應(yīng)用和仿生技術(shù)應(yīng)用兩個方面。采用耐磨材料生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土耕作部件，采用新型加工處理技術(shù)對農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土耕作部件進(jìn)行處理都可以明顯提高部件的耐磨性和使用壽命I、中國專利申請?zhí)枮?01133458. 4，公告日為2005. 01. 26，發(fā)明名稱為“仿生非光滑耐磨復(fù)合涂層及其制備方法”公開了一種非光滑耐磨復(fù)合涂層以多元銅基釬料作粘結(jié)合金，將增強(qiáng)耐磨硬質(zhì)點(diǎn)顆粒與基體鋼連接，在基體鋼的表面形成一非光滑耐磨復(fù)合涂層，多元銅基釬料的成分為鋅，錳，鎳，錫，硅，稀土，余量銅；釬劑的成分為硼酸與硼砂的混合物，并加入少量氟化物；增強(qiáng)耐磨硬質(zhì)點(diǎn)顆粒的成分為碳化物，粒度為50 100目，加入總量在20 80Wt%。非光滑耐磨復(fù)合涂層的制備方法將多元銅基釬料按上述組成成分的配制冶煉后，制成顆粒大小為20 80目粉末，按質(zhì)量百分比30 70%與20 80%的碳化鎢、碳化鈦、碳化硅中的一種、二種或三種以及釬劑I 3均勻混合，通過加熱多元銅基釬料和釬劑熔化后，多元銅基釬料將硬質(zhì)點(diǎn)釬焊在基體碳鋼表面形成一非光滑耐磨復(fù)合涂層。以提高出土機(jī)械部件的耐磨性。2、中國專利，公告日為1994.01.26，申請?zhí)?1106940. 2，發(fā)明名稱為“高壽命采掘元件耐磨材料及其制造方法”公開了了一種耐磨材料，用于農(nóng)業(yè)、礦山、國防等工程機(jī)械中采掘元件的加工，以一般鋼材為母材，表面噴焊一層過渡層和一層耐磨層，過渡層含Cr、B、Si、Ni組份，耐磨層為WC和粘接金屬的融熔物，其中WC含量50 70%，粘結(jié)金屬含Cr、B、Si、Cu、Ni 組分。仿生學(xué)研究表明，動植物經(jīng)過億萬年的進(jìn)化，已經(jīng)具有了適應(yīng)不同環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能，在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，受到土壤動物特點(diǎn)的啟發(fā)，對土壤動物挖掘器官及挖掘動作的分析，采用模擬典型土壤動物的形態(tài)學(xué)特征和生物特性的方法，開發(fā)出的仿生農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件在減阻減磨方面取得了明顯的效果I、申請?zhí)枮?201010166033. 5，公告日為2010. 09. 22，發(fā)明名稱為“一種具有耐
磨幾何結(jié)構(gòu)表面的錐形觸土部件”公開了一種具有耐磨幾何結(jié)構(gòu)表面的錐形觸土部件，該部件由基體和基體表面分布的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元組成，所述的仿生幾何結(jié)構(gòu)單元包括凸包型、凹坑型、環(huán)形凸肋條型、環(huán)形凹肋條型、螺旋凸包型、螺旋凹坑型、螺旋凸肋條型和螺旋凹肋條型。2、申請?zhí)枮?00810050347. 1，公告日為2010. 03. 17，發(fā)明名稱為“棱紋型仿生耐磨結(jié)構(gòu)表面”公開了一種仿生耐磨結(jié)構(gòu)表面，特別是涉及一種棱紋型仿生耐磨幾何結(jié)構(gòu)表面。該發(fā)明是基于土壤洞穴動物穿山甲的鱗片表面具有耐土壤磨料磨損的幾何結(jié)構(gòu)特征，其目的是解決現(xiàn)有的與散體物料接觸部件的磨損問題。該仿生耐磨結(jié)構(gòu)表面是將原有設(shè)備或構(gòu)件與接觸物料的表 面改變結(jié)構(gòu)，在表面上增設(shè)一系列的具有一定幾何參數(shù)和間距的棱紋形結(jié)構(gòu)。其仿生耐磨結(jié)構(gòu)形狀為y = asin(bx+c)。其中，a_振幅，b_頻率，c_初相位，
O< a ^ 12mm, O ^ bx_c ^ π , O ^ x ^ 20mm。棱紋間距0 < L < 30mm。3、申請?zhí)枮?201010166033. 5，公告日為2009. 12. 16，發(fā)明名稱為“仿生減阻起壟器鏟面及其設(shè)計(jì)方法”。創(chuàng)造描述了一種仿生減阻起壟器鏟面，其特征在于該鏟面為以y=-0. 0148x2+0. 86563X-1. 51為脊線，y=-0. 0054Z2+30. 49為素線，素線沿脊線所形成的曲面。比較已報道專利可知，已有通過應(yīng)用新材料，新加工技術(shù)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件耐磨性及使用壽命的專利報道，同時也有通過對土壤動物的形態(tài)學(xué)特征和生物特性進(jìn)行分析模擬所研制的仿生耐磨結(jié)構(gòu)或仿生耐磨表面用于農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土耕作部件的專利申請公開。但目前通過對植物結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析模擬所設(shè)計(jì)的仿生耐磨結(jié)構(gòu)還未見公開。竹同時具有中空結(jié)構(gòu)和纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，具有良好的機(jī)械性能，此外，實(shí)驗(yàn)研究表明，竹具有良好的耐磨性能和脫附性能。本發(fā)明通過對竹微觀結(jié)構(gòu)的分析研究，設(shè)計(jì)了一種仿竹耐磨表面，用以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件的耐磨性和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提高農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土耕作部件的耐磨性及使用壽命，降低耕作部件頻繁更換所帶來的成本，而提供一種仿竹耐磨表面。竹同時具有中空結(jié)構(gòu)和纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，具有良好的機(jī)械性能，此外，實(shí)驗(yàn)研究表明，竹具有良好的耐磨性能和脫附性能。本發(fā)明通過對竹微觀結(jié)構(gòu)的分析研究，提供一種仿竹耐磨表面，用以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件的耐磨性和使用壽命。這種仿竹耐磨仿生表面是由一種仿竹纖維截面結(jié)構(gòu)的耐磨仿生表面凸起及仿生凸起的特定排列方式共同組成的。本發(fā)明為農(nóng)業(yè)機(jī)械觸土部件設(shè)計(jì)了一種仿竹耐磨仿生表面。通過對竹纖維微觀結(jié)構(gòu)，排列方式以及耐磨和脫附機(jī)制的分析，設(shè)計(jì)了一種仿竹纖維截面形狀的耐磨仿生凸起，同時依據(jù)竹纖維在竹中得分布方式，設(shè)計(jì)了耐磨仿生凸起的排列方式。本發(fā)明為仿竹截面纖維的柱狀仿生凸起結(jié)構(gòu)，仿生凸起結(jié)構(gòu)中心有半球狀凹坑，凹坑半徑為r, Imm彡r彡5mm,仿生凸起結(jié)構(gòu)的外輪廓滿足以下數(shù)學(xué)表達(dá)式{x-rf+y2 =R2 M[P1j^^-<x<(r + R)
(x + rf+y2=R2 其中—(r + /e)<A.<_^^I
權(quán)利要求
1.一種仿竹耐磨表面，其特征在于其為仿竹截面纖維的柱狀仿生凸起結(jié)構(gòu)，仿生凸起結(jié)構(gòu)中心有半球狀凹坑，凹坑半徑為r, Immi^ r ( 5mm,仿生凸起結(jié)構(gòu)的外輪廓滿足以下數(shù)學(xué)表達(dá)式 (x-i) +y2 = R1 其中
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種仿竹耐磨表面，其特征在于所述的菱形排列中較小夾角角度為Θ，30°〈 Θ〈60°，相鄰仿生凸起結(jié)構(gòu)間距離為L，仿生凸起結(jié)構(gòu)間距L與仿生凸起結(jié)構(gòu)高度H滿足以下關(guān)系
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿竹耐磨表面，本發(fā)明為仿竹截面纖維的柱狀仿生凸起結(jié)構(gòu)，仿生凸起結(jié)構(gòu)中心有半球狀凹坑，凹坑半徑為r，1mm≤r≤5mm，仿生凸起結(jié)構(gòu)的外輪廓滿足以下數(shù)學(xué)表達(dá)式其中的x和y 代表二維坐標(biāo)系中的x軸和y軸；R為外廓線半徑，r≤R≤5r，外輪廓線中心位于仿生凸起中結(jié)構(gòu)心的半球狀凹坑邊緣，仿生凸起高為H，H<5mm；所述相鄰仿生凸起結(jié)構(gòu)按照菱形方式排列；本發(fā)明具有良好耐磨性和脫附性能。
文檔編號A01C5/06GK102714949SQ20121024345
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者劉春喜, 莊健, 范旭輝, 賈洪雷, 馬云海, 齊江濤 申請人:吉林大學(xué)