1056 / 2023-02-20 18:13:37

颗粒破碎对高/低压力下软硬接触副间磨粒磨损过程的影响

橡胶作为应用普遍的密封材料，通过其弹性变形完成密封，因此压力是影响橡胶密封性能的重要因素。在井下磨粒环境中，侵入至密封界面的岩屑颗粒容易发生破碎，这可能改变密封副间的磨损过程和机制。为了探究此问题，设计了磨粒磨损试验，比较了在高低压力下的颗粒破碎特性和磨损过程变化。结果表明，压力导致的非圆形颗粒破碎会使橡胶表面呈现出不同形式的损伤。通过对软硬接触界面间的单一颗粒进行力学建模，分析了三种典型的颗粒破碎类型，包括边缘磨碎、部分断裂和整体压碎。在高负载下，颗粒更易被压碎，而在低负载下，颗粒的破坏形式更倾向于边缘位置的剪切破坏。这些不同的颗粒断裂特征不仅会改变颗粒的尺寸，还会改变其运动状态，最终将影响摩擦磨损过程。因此，在高压和低压下，磨粒磨损的摩擦学行为和磨损机制是不同的。密封副间更高的接触压力虽然会抑制磨粒的侵入，但也加剧了橡胶表面的磨损。这些结果对于理解钻井工程中橡胶密封的磨粒磨损行为至关重要。