影響磨擦銹蝕試驗滑動磨擦系數(shù)的誘因-設備材料按其磨擦特點分為低磨擦系數(shù)材料和高磨擦系數(shù)材料。低磨擦系數(shù)材料又稱減摩材料或潤滑材料,其作用是降低機械運動中的動力耗損,增加機械部件銹蝕,延長使用壽命。高磨擦系數(shù)材料又稱摩阻材料(稱為磨擦材料)。研究磨擦銹蝕試驗滑動磨擦系數(shù)的影響誘因和變化規(guī)律,是控制磨擦過程和減少磨擦耗損的一條有效途徑。理論上,理想狀態(tài)下磨擦系數(shù)一個常數(shù),只與表面粗糙度有關系。而事實上,在磨擦銹蝕試驗中,磨擦系數(shù)是磨擦副系統(tǒng)的綜合特點,而不是材料本身的固有特點,也不是用公式估算就可以得到的。試驗結(jié)果中在給出一種材料的磨擦系數(shù)時,必須同時給出得出該數(shù)值的具體相關試驗條件和所用的測試設備。磨擦系數(shù)受磨擦過程各類誘因的影響,在這兒先從設備方面說1.試驗荷載荷載的大小直接影響材料的接觸狀態(tài),在不同的接觸狀態(tài)下,材料所表現(xiàn)下來的磨擦特點也就不一樣。通常情況下,磨擦系數(shù)將隨荷載的降低而減小,當荷載足夠大時跨過一極大值滑動摩擦力的影響因素,隨著荷載的繼續(xù)減小而磨擦系數(shù)趨向穩(wěn)定或減少。具體變化規(guī)律視材料自身的特點決荷載的確切性及控制精度更是會影響著磨擦系數(shù)的穩(wěn)定性,假如荷載的確切性及控制精度達不到要求,將直接影響所測材料磨擦系數(shù)的穩(wěn)定性,也就額外降低了影響磨擦系數(shù)的誘因。
甚至所測磨擦系數(shù)無效。2.滑動速率滑動速率對磨擦系數(shù)的影響,主要是它導致氣溫的變化所至?;瑒铀俾室l(fā)的生熱和濕度的變化,改變了磨擦表面的性質(zhì)和接觸狀態(tài),因此磨擦系數(shù)必定急劇變化,尤其是對氣溫相對較敏感的材料。在通常情況下,磨擦系數(shù)隨滑動速率降低而下降,跨過一極大值后,又隨滑動速率的降低而降低。具體變化規(guī)律視材料自身的特點決定。3.試驗氣溫在磨擦過程中,氣溫的變化使材料表面材料的性質(zhì)發(fā)生改變,進而影響磨擦系數(shù)。例如有些材料在低溫狀態(tài)下會產(chǎn)生一層起保護作用的氧化膜,所測磨擦系數(shù)的大小及穩(wěn)定性都要比常溫狀態(tài)下的狀態(tài)要好。如右圖(注:本曲線圖只針對本次來樣本次試驗有效,不代表所有材料的變化規(guī)律,具體情況視具體材料而定):同種材料,其它條件一致,圖1為常溫條件進行磨擦磨擦銹蝕試驗,從曲線圖可顯著看出整個過程磨擦系數(shù)及其不穩(wěn)定,室溫也是從常溫開始,隨時間的下降氣溫先上升達到某一體溫指趨向穩(wěn)定。圖2為700條件下進行磨擦銹蝕試驗,從曲線圖可顯著看出,整個過程氣溫仍然在穩(wěn)定狀態(tài),而磨擦系數(shù)較圖1也相對穩(wěn)定。4.磨擦力磨擦力系統(tǒng),即磨擦力檢測系統(tǒng)。磨擦力檢測系統(tǒng)亦直接與磨擦系數(shù)的確切性與穩(wěn)定性相關聯(lián)。
磨擦力檢測系統(tǒng)出現(xiàn)故障,直接造成試驗結(jié)果磨擦系數(shù)無效。5.磨擦副系統(tǒng)同種材料,其它條件一致,選用不同的磨擦副,試驗結(jié)果(包含磨擦系數(shù)、磨損量)是沒有可比性的。諸如同種材料,都在MMW-1A臥式萬能磨擦銹蝕試驗機上進行磨擦銹蝕試驗,雖然其它條件一致,試驗結(jié)果也會有天壤之別,雖然數(shù)值大小差不多,也是沒有可比性的。由于選用不同的磨擦副,直接改變了材料磨擦的接觸形式,也就直接改變了接觸位置的相對浮力,間接的改變了試驗荷載接觸撓度的大小,改變了接觸狀態(tài),改變了磨擦系數(shù)的研究狀態(tài)。6.運動形式為北京益華生產(chǎn)其中一款小巧實用型旋轉(zhuǎn)類磨擦銹蝕試驗機-低溫磨擦銹蝕試驗機,主要用于低溫條件下及不同環(huán)境氛圍中評定各類金屬、涂層、工程塑膠、陶瓷以及粉末冶金等新型材料的磨擦銹蝕性能。可在改變負荷、速度、時間、摩擦配偶材料、表面粗糙度、硬度、試驗環(huán)境濕度等各類參數(shù)情況下以滑動磨擦的方式進行栓-盤或球-盤等試驗。為北京益華生產(chǎn)另一款小巧實用型往復類磨擦銹蝕試驗機-機械往復磨擦銹蝕試驗機,主要用于材料及表面鍍層的磨擦銹蝕性能測試??赡M點、線、面的接觸方式進行往復運動,實現(xiàn)不同試驗力、不同試驗頻度和不同試驗氣溫條件下磨擦力、摩擦系數(shù)等磨擦性能參數(shù)的測試,可在潤滑條件下進行測試。
磨擦銹蝕試驗機有旋轉(zhuǎn)類試驗機、往復類試驗機(如上圖)。此兩款試驗機的磨擦副及試驗條件都可在一定范圍內(nèi)選定相同的試驗參數(shù)滑動摩擦力的影響因素,不同的是運動形式,一款為旋轉(zhuǎn)運動,一款為往復運動。兩類設備磨擦力檢測系統(tǒng)影響誘因都不同,毫無疑惑試驗結(jié)果也是存在一定偏差的。在這兒還需要注意的是,會有部份顧客在做委托性試驗時,直接給出受托方在別處做過的試驗結(jié)果作比照。要曉得的是,設備與設備之間的偏差,對磨試樣處理及材料之間的偏差,現(xiàn)場其它客觀條件的偏差(例如人員操作、輔助儀器等)等,各類偏差綜合上去,磨擦系數(shù)或則銹蝕量等試驗結(jié)果必然會存在一定的偏差。這也是磨擦銹蝕試驗中的一大誤區(qū)。影響磨擦銹蝕試驗滑動磨擦系數(shù)的誘因-材料自身根據(jù)定義,磨擦系數(shù)是指兩表面間的磨擦力和作用在其四表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有關,而和接觸面積的大小無關?;瑒幽ゲ亮κ莾晌矬w互相接觸發(fā)生相對滑動而形成的。單從定義來說,可知理論上磨擦系數(shù)與材料表面的粗糙度有關系。并且你們在磨擦銹蝕試驗的過程中,可發(fā)覺磨擦系數(shù)不單單與材料表面的粗糙度有關系。磨擦系數(shù)是磨擦副材料、表面狀態(tài)、加工及熱處理過程、潤滑狀態(tài)及試驗條件(壓力、溫度和速率等)眾多誘因的綜合反應。
后面簡單提了部份影響磨擦銹蝕試驗滑動磨擦系數(shù)的客觀誘因。在這兒,再簡單從材料自身方面剖析一下。材料類的磨擦銹蝕試驗,少數(shù)材料類磨擦銹蝕試驗有可參考或根據(jù)的國家標準或行業(yè)標準。對于有可參考標準的材料類磨擦銹蝕試驗,例如《GB/-2006金屬材料銹蝕試驗方式動銹蝕試驗》、《-83塑膠滑動磨擦銹蝕試驗方式》、《-87塑膠軸承極限PV試驗方式》及《YB/T5345-2006金屬材料滾動接觸疲勞試驗方式》等標準內(nèi)容皆明晰規(guī)定了試樣形狀、尺寸及處理精度等技術要求,對試樣的制備及材質(zhì)提出了要求。并且,大多數(shù)都是非標試驗類的單純對比性試驗或則是模擬工礦性的對比試驗。這類試驗也同樣須要試樣處理的一致性。最終無論是有參考標準的還是無參考標準的磨擦銹蝕試驗,都必須對試樣的制備提出一致性的要求,由于這將直接影響磨擦銹蝕試驗的磨擦系數(shù)及銹蝕量。北京益華磨擦學測試技術研究所經(jīng)多年顧客委托試驗總結(jié)如下主要影響磨擦銹蝕試驗滑動磨擦系數(shù)的主觀誘因。第一,表面處理精度。表面處理如防銹、電鍍、噴涂、光潔、粗糙度等。例如做鍍層的磨擦銹蝕試驗時,假若鍍層不均勻,會直接影響試驗的磨擦系數(shù)值。
第二,試樣規(guī)格的精度。例如試環(huán)-試塊滑動銹蝕試驗,標準《GB/-2006金屬材料銹蝕試驗方式試環(huán)-試塊滑動銹蝕試驗》明確規(guī)定了試樣的規(guī)格精度要求,假如試塊的平面度與平行度或則試環(huán)的平面度與斜度有任一指標達不到標準要求,將造成試驗的無效。第三,材料自身的內(nèi)部結(jié)構、特性。例如材料的強度、強度、塑性、韌性、內(nèi)部組織和分子結(jié)構及內(nèi)部參雜物的均勻性等誘因,都是影響材料磨擦銹蝕試驗穩(wěn)定性的誘因。再例如有些非金屬材料有相對較強的吸水性,在整個磨擦銹蝕試驗過程中,就很有可能不斷吸收空氣中的水蒸汽,水蒸汽可能會起在自潤滑作用或則加重銹蝕,以影響到測試的材料的磨擦系數(shù)的變化規(guī)律。第四,對磨材料的選擇。材料的磨擦系數(shù)不是材料固有的特點,隨配對材料的不同而不同。對于某一對特定的材料,肯定存在某一特定的試驗條件(例如試驗力、速度、溫度等參數(shù)),得出最低的磨擦系數(shù)。與之相同的是,對于某一特定的材料、特定的試驗條件,也肯定存在某種對磨材料與其配合最好,得出的磨擦系數(shù)最低。整個磨擦銹蝕試驗過程大致包括磨合階段、穩(wěn)定銹蝕階段、劇烈銹蝕階段。通常在初始磨擦階段是表面粗糙磨合的階段。表面磨合達到穩(wěn)定狀態(tài),是零件整個壽命范圍內(nèi)的工作過程。
隨著磨擦時間的增長,漸漸步入劇烈銹蝕階段,最終造成零部件的完全失效。磨擦銹蝕試驗本身是如此一個完整的過程。自磨擦銹蝕試驗運行開始,由材料的表面開始逐步至材料內(nèi)部進行磨擦,至材料完全失效。因而,從材料自身看,材料本身的表面特點到內(nèi)部特點,以及對磨材料由外至內(nèi)的特點,都將直接影響材料磨擦系數(shù)的探究。不過,從另一角考慮,也啟發(fā)了各方向項目的研究人員多角度的去研究材料的自身特點,對材料作出更可靠、范圍更廣、更大意義上的評價。