摩擦材料的评定及其测试方法介绍

第二章摩擦材料的评定与测试方法

2.1摩擦磨损试验方法分类

赫鲁晓夫：根据模拟条件接近使用条件的程度将磨损试验方法分为五类：使用观察试验，模拟机器使用条件的专门试验，模拟给定载荷的专门试验，模拟使用条件的实验室试样试验，试验室给定条件的试样试验。

不统一，不一致扎伊切夫：将磨损试验方法分为七类：工厂车间检验产品相对耐磨性的试验，减摩材料和轴的磨损试验，滚轮、凸轮、偏心轮以及钢轨和轮箍磨损试验，滚动轴承磨损试验，磨料磨损试验，腐蚀磨损试验。洛列茨：根据研究磨损的目的将磨损试验分三类：研究性的、使用性的和检查性的磨损试验方法。克拉格利斯基：将磨损试验方法分为三类：使用试验、零件试验和试样试验。根据试验条件和目的将摩擦磨损试验作如下分类：使用运转磨损试验实验室磨损试验磨损试验试样磨损试验台架磨损试验应用性的研究性的应用性的检查性的使用运转条件下的磨损试验：

优点：真实性和可靠性最强

缺点：试验周期长检测困难，精确度低运转条件不固定，使得磨损数据的重现性和可比性差，无法研究磨损规律。无法研究某一因素或几个因素的影响统计工作量大试验所需人力、财力较大。实验室磨损试验：

是在实验室试验条件下模拟使用运转条件下的磨损。优点：试验周期短不需要整机试验，可以试验部件或零件影响试验的因素易控制和选择，试验数据的重现性、可比性和规律性强，易于分析对比试验费用低由于试验时间短，费用低等原因，可以重复地对大量试样或零件进行磨损试验缺点：需要精心地设计模拟，否则试验数据的应用性差

实验室磨损试验分类试样磨损试验研究性的磨损试验应用性的磨损试验台架试验应用性的台架试验检验性台架试验试验研究解决生产任务时，一般必须经过三个阶段：1）在实验室进行试样磨损试验研究，初选研究参数；

2）在试验台架上进行零件磨损试验研究，精选或初校研究参数；

3）进行使用运转磨损试验，校验和选择最佳的研究参数。根据问题的复杂程度和模拟试验的正确程度，在一般情况下可以①③或②③阶段结合使用，在个别情况下，如模拟试验已经过使用试验的考验，可以①或②阶段单独使用；如使用条件简单，可以③阶段单独使用。2.2实验室摩擦试验的模拟如何模拟磨损试验?两种意见：实验室模拟磨损试验必须使试验的所有条件接近于机器零件实际使用运转条件，但是这样的模拟要求是不合理的，必然导致取消在实验室进行磨损试验的可能性。实验室模拟磨损试验必须使磨损试验获得的磨损形式与使用运转条件下的磨损形式一致，而实验室试样运转试验条件与使用零件运转条件接近毫无必要。实验室条件下如何模拟机器零件使用运转条件下的摩擦是十分复杂的问题，因为摩擦、磨损现象很复杂，影响的因素也很多，稍许改变其中某一影响因素，可能导致磨损量成倍地、几十倍地甚至上千倍地变化。3.3摩摩擦擦形形式式与与条条件件材料料的的磨磨损损特特征征与与材材料料的的强强度度和和硬硬度度不不同同，，它它不不是是材材料料所所固固有有的的特特性性，，而而是是系系统统的的特特性性。。磨损损的的实实验验影影响响因因素素滑动动速速度度61001000434100472515610.060.120.180.360.600.902.405.00磨损率，毫克/（公里·厘米2）滑移速度，米/秒图6-1滑移速度对磨损影响1－正火У8钢（吹干燥空气）；2－正火碳钢（0.64%C）；3－У8钢（不吹空气）；克力力∣齐齐伯伯力力效效应应（1））滑滑移移速速度度对对磨磨损损量量和和磨磨损损形形式式有有很很大大的的影影响响，，可可以以使使磨磨损损从从一一种种形形式式变变为为另另一一种种形形式式。。（2））滑滑移移速速度度对对磨磨损损的的影影响响与与其其它它参参数数如如摩摩擦擦副副材材料料，，压压力力等等等等有有关关，，其其它它参参数数不不同同，，滑滑移移速速度度对对磨磨损损的的影影响响也也就就不不同同。。载荷荷1））载载荷荷对对磨磨损损量量和和磨磨损损形形式式有有很很大大影影响响，，可可以以使使磨磨损损从从一一种种形形式式转转变变为为另另一一种种形形式式；；2））载载荷荷对对磨磨损损的的影影响响与与其其它它参参数数如如摩摩擦擦副副材材料料，，速速度度等等等等有有关关，，其其它它参参数数不不同同，，载载荷荷对对磨磨损损的的影影响响也也就就不不同同。。煤油润滑P＝10公斤汽车润滑油润滑P＝10公斤磨损，×108毫米/米压力，公斤/厘米2图6-5a磨损（铸铁）与压力的关系临界界压压力力点点环境境气气氛氛同一一材材料料在在不不同同环环境境气气氛氛中中摩摩擦擦，，其其磨磨损损率率及及其其随随速速度度和和压压力力变变化化而而变变化化的的规规律律不不同同，，且且相相差差很很大大，，同同时时其其磨磨损损形形式式可可能能不不同同，，磨磨损损形形式式转转变变的的参参数数也也不不同同。。磨损率，（克/厘米2）/106厘米压力，公斤/厘米2图6-11软钢对硬铬钢在各种介质中的磨损Ⅰ－一般大气中，湿度4克/米3；Ⅱ－氮气中；Ⅲ－氧气中；Ⅳ－空气中，压力：3毫米汞柱。时间间磨损时间（或摩擦行程）图6-12磨损与时间的关系曲线跑合期正常工作期试样样尺尺寸寸摩擦擦副副的的动动件件和和静静件件的的相相对对运运动动的的面面积积之之比比称称之之为为重重叠叠系系数数，，试试样样尺尺寸寸的的变变化化会会影影响响到到重重叠叠系系数数的的变变化化，，影影响响其其磨磨损损特特性性的的变变化化。。（1））摩摩擦擦副副的的尺尺寸寸对对磨磨损损有有很很大大影影响响，，随随着着摩摩擦擦条条件件和和摩摩擦擦副副尺尺寸寸的的变变化化，，磨磨损损值值在在很很大大范范围围内内变变化化。。（2））摩摩擦擦副副尺尺寸寸不不仅仅影影响响磨磨损损值值，，而而且且还还影影响响磨磨损损形形式式，，使使磨磨损损从从一一种种形形式式转转变变为为另另一一种种形形式式。。（3））磨磨损损形形式式转转变变临临界界点点随随摩摩擦擦副副尺尺寸寸变变化化而而变变化化，，摩摩擦擦副副尺尺寸寸增增大大，，临临界界点点相相应应的的滑滑动动速速度度降降低低。。（4））磨磨损损量量和和磨磨损损形形式式与与摩摩擦擦副副尺尺寸寸的的关关系系还还与与摩摩擦擦副副材材料料有有关关。。温度度（1））温温度度对对磨磨损损值值和和磨磨损损形形式式有有很很大大影影响响。。可可使使磨磨损损从从一一种种形形式式转转变变为为另另一一种种形形式式。。（2））滑滑动动速速度度对对磨磨损损的的影影响响实实际际上上是是温温度度对对磨磨损损的的影影响响。。（3））温温度度对对磨磨损损的的影影响响与与其其它它参参数数如如介介质质、、摩摩擦擦副副材材料料等等有有关关。。摩擦擦摩擦擦时时产产生生磨磨损损，，磨磨损损与与摩摩擦擦过过程程的的摩摩擦擦力力似似乎乎有有相相应应关关系系，，但但有有时时有有定定性性关关系系，，有有时时却却没没有有定定性性关关系系。。研究究表表明明：：磨磨损损随随滑滑移移速速度度的的增增大大而而减减少少的的速速度度比比摩摩擦擦系系数数随随滑滑移移速速度度的的增增大大而而减减少少的的速速度度快快得得多多。。总结结：：从上上述述讨讨论论可可以以看看出出，，影影响响磨磨损损形形式式的的因因素素很很多多，，而而且且这这些些因因素素之之间间又又是是互互相相影影响响的的，，但但是是，，其其中中最最主主要要的的因因素素可可能能有有两两个个：：（1））温温度度规规范范（（表表面面温温度度和和温温度度梯梯度度））。。它它影影响响分分子子相相互互作作用用的的特特性性；；（2）粗糙相相互作用深度度，它影响机机械相互作用用特性。因为为摩擦副尺寸寸、速度、压压力等的影响响也可归纳为为温度和粗糙糙相互作用深深度的影响。。显然，这两两主要影响因因素在不同摩摩擦条件下可可能起的作用用也不同。例例如，严重摩摩擦条件下可可能前者起主主导作用。而而在轻微摩擦擦条件下可能能后者起主导导作用。2.4滚柱剥剥蚀试验方法法（略）2.5摩擦擦磨损试验机机根据摩擦副的的接触形式和和运动方式分分为六类示意意如下：Ⅰ、端面滑动动摩擦；Ⅱ、球面滑动动摩擦；Ⅲ、母线滑动动摩擦；Ⅳ、往复滑动动摩擦；Ⅴ、滚动摩擦擦；Ⅵ、与磨料摩摩擦。2.6研究真真实接触表面面的方法2.6.1接接触电阻法测量接触电阻阻已用于两方方面的研究：：其一是通过过测量于接触触金属副之间间的电阻，来来测量其真实实接触面积。。电阻法的另另一用途是研研究流体润滑滑，例如，把把电阻作为流流体动力润滑滑程度的定性性指标，完全全流体润滑时时电阻应该是是无穷大，而而发生大面积积金属接触时时电阻应该是是零。2.6.2光光学法光学法的原理理是光通过玻玻璃与粗糙表表面之间的接接触区时无反反射，而通过过其间的空气气隙时却产生生反射。该方方法的优点是是可以直接观观察真实接触触面积的形成成过程，且数数据很可靠，，误差小于±±1%，其缺缺点是测量结结果偏高。2.6.3放放射性同位素素法赵原用放射线线照相术研究究真实接触表表面积，曾研研究支承面曲曲线，粗糙度度对支承表面面积曲线的影影响，载荷对对变形的影响响，粗糙度、、硬度对变形形的影响等。。认为，放射射线照相术对对于研究实际际零件的真实实接触面积是是最可靠和最最方便的方法法，增加表面面光洁度使塑塑性变形大量量减低，但总总变形变化不不大，增加硬硬度既降低一一些总变形，，亦降低一些些塑性变形，，材料副受载载荷后，不仅仅其较软材料料之表面粗糙糙顶部产生变变形，且其很很硬的材料之之表面粗糙顶顶部亦产生变变形。2.7研究磨磨损量的方法法2.7.1微微观方法研究磨损量的的微观方法是是指测量磨痕痕尺寸或面积积和测量精密密刻痕尺寸变变化的技术。。常用的一种微微观方法称为为刻痕法。即即用专门的金金刚石在待磨磨损表面上刻刻（打）上微微刻（印）痕痕，测量磨损损前后刻痕尺尺寸的变化以以确定磨损量量。此方法的的优点是：零零件经短期使使用就能确定定磨损量；精精确度高；能能测定不同部部位磨损的分分布；测量不不受试验过程程零件膨胀、、收缩或变形形的影响。2.7.2放放射性同位素素方法放射性同位素素测量磨损的的最大优点是是灵敏度特高高(10-5~10-6克)，因此此适合于测量量极微量的磨磨损，其缺点点是要采取安安全措施，因因此多限于实实验室应用但但近年来正在在研究采用低低能量放射性性同位素，可可在不须保护护的条件下测测量磨损，这这样便可走出出实验室进入入现场应用。。目前放射性同同位素测量磨磨损基本上是是三种方法，，第一种方法法是用放射性性计数器或自自照相技术测测量转移的金金属量；第二二种方法是测测量从零件或或试样上磨下下来的磨屑的的放射性，例例如测量润滑滑油中磨屑的的放射性；第第三种方法是是测量零件或或试样因磨损损而产生的放放射性下降。。2.7.3电电记录方法用电记录