影響磨擦銹蝕試驗(yàn)滑動(dòng)磨擦系數(shù)的誘因-設(shè)備材料按其磨擦特點(diǎn)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(rùn)滑材料,其作用是降低機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力耗損,增加機(jī)械部件銹蝕,延長(zhǎng)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(yàn)滑動(dòng)磨擦系數(shù)的影響誘因和變化規(guī)律,是控制磨擦過(guò)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(gè)常數(shù),只與表面粗糙度有關(guān)系。而事實(shí)上,在磨擦銹蝕試驗(yàn)中,磨擦系數(shù)是磨擦副系統(tǒng)的綜合特點(diǎn),而不是材料本身的固有特點(diǎn),也不是用公式估算就可以得到的。試驗(yàn)結(jié)果中在給出一種材料的磨擦系數(shù)時(shí),必須同時(shí)給出得出該數(shù)值的具體相關(guān)試驗(yàn)條件和所用的測(cè)試設(shè)備。磨擦系數(shù)受磨擦過(guò)程各類誘因的影響,在這兒先從設(shè)備方面說(shuō)1.試驗(yàn)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(lái)的磨擦特點(diǎn)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(dāng)荷載足夠大時(shí)跨過(guò)一極大值滑動(dòng)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(diǎn)決荷載的確切性及控制精度更是會(huì)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(dá)不到要求,將直接影響所測(cè)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(cè)磨擦系數(shù)無(wú)效。2.滑動(dòng)速率滑動(dòng)速率對(duì)磨擦系數(shù)的影響,主要是它導(dǎo)致氣溫的變化所至。滑動(dòng)速率引發(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(duì)氣溫相對(duì)較敏感的材料。在通常情況下,磨擦系數(shù)隨滑動(dòng)速率降低而下降,跨過(guò)一極大值后,又隨滑動(dòng)速率的降低而降低。具體變化規(guī)律視材料自身的特點(diǎn)決定。3.試驗(yàn)氣溫在磨擦過(guò)程中,氣溫的變化使材料表面材料的性質(zhì)發(fā)生改變,進(jìn)而影響磨擦系數(shù)。例如有些材料在低溫狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生一層起保護(hù)作用的氧化膜,所測(cè)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(duì)本次來(lái)樣本次試驗(yàn)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(jìn)行磨擦磨擦銹蝕試驗(yàn),從曲線圖可顯著看出整個(gè)過(guò)程磨擦系數(shù)及其不穩(wěn)定,室溫也是從常溫開(kāi)始,隨時(shí)間的下降氣溫先上升達(dá)到某一體溫指趨向穩(wěn)定。圖2為700條件下進(jìn)行磨擦銹蝕試驗(yàn),從曲線圖可顯著看出,整個(gè)過(guò)程氣溫仍然在穩(wěn)定狀態(tài),而磨擦系數(shù)較圖1也相對(duì)穩(wěn)定。4.磨擦力磨擦力系統(tǒng),即磨擦力檢測(cè)系統(tǒng)。磨擦力檢測(cè)系統(tǒng)亦直接與磨擦系數(shù)的確切性與穩(wěn)定性相關(guān)聯(lián)。
磨擦力檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,直接造成試驗(yàn)結(jié)果磨擦系數(shù)無(wú)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(yàn)結(jié)果(包含磨擦系數(shù)、磨損量)是沒(méi)有可比性的。諸如同種材料,都在MMW-1A臥式萬(wàn)能磨擦銹蝕試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行磨擦銹蝕試驗(yàn),雖然其它條件一致,試驗(yàn)結(jié)果也會(huì)有天壤之別,雖然數(shù)值大小差不多,也是沒(méi)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(duì)浮力,間接的改變了試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)形式為北京益華生產(chǎn)其中一款小巧實(shí)用型旋轉(zhuǎn)類磨擦銹蝕試驗(yàn)機(jī)-低溫磨擦銹蝕試驗(yàn)機(jī),主要用于低溫條件下及不同環(huán)境氛圍中評(píng)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(fù)荷、速度、時(shí)間、摩擦配偶材料、表面粗糙度、硬度、試驗(yàn)環(huán)境濕度等各類參數(shù)情況下以滑動(dòng)磨擦的方式進(jìn)行栓-盤或球-盤等試驗(yàn)。為北京益華生產(chǎn)另一款小巧實(shí)用型往復(fù)類磨擦銹蝕試驗(yàn)機(jī)-機(jī)械往復(fù)磨擦銹蝕試驗(yàn)機(jī),主要用于材料及表面鍍層的磨擦銹蝕性能測(cè)試。可模擬點(diǎn)、線、面的接觸方式進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)不同試驗(yàn)力、不同試驗(yàn)頻度和不同試驗(yàn)氣溫條件下磨擦力、摩擦系數(shù)等磨擦性能參數(shù)的測(cè)試,可在潤(rùn)滑條件下進(jìn)行測(cè)試。
磨擦銹蝕試驗(yàn)機(jī)有旋轉(zhuǎn)類試驗(yàn)機(jī)、往復(fù)類試驗(yàn)機(jī)(如上圖)。此兩款試驗(yàn)機(jī)的磨擦副及試驗(yàn)條件都可在一定范圍內(nèi)選定相同的試驗(yàn)參數(shù)滑動(dòng)摩擦力的影響因素,不同的是運(yùn)動(dòng)形式,一款為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),一款為往復(fù)運(yùn)動(dòng)。兩類設(shè)備磨擦力檢測(cè)系統(tǒng)影響誘因都不同,毫無(wú)疑惑試驗(yàn)結(jié)果也是存在一定偏差的。在這兒還需要注意的是,會(huì)有部份顧客在做委托性試驗(yàn)時(shí),直接給出受托方在別處做過(guò)的試驗(yàn)結(jié)果作比照。要曉得的是,設(shè)備與設(shè)備之間的偏差,對(duì)磨試樣處理及材料之間的偏差,現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)結(jié)果必然會(huì)存在一定的偏差。這也是磨擦銹蝕試驗(yàn)中的一大誤區(qū)。影響磨擦銹蝕試驗(yàn)滑動(dòng)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(guān),而和接觸面積的大小無(wú)關(guān)。滑動(dòng)磨擦力是兩物體互相接觸發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而形成的。單從定義來(lái)說(shuō),可知理論上磨擦系數(shù)與材料表面的粗糙度有關(guān)系。并且你們?cè)谀ゲ龄P蝕試驗(yàn)的過(guò)程中,可發(fā)覺(jué)磨擦系數(shù)不單單與材料表面的粗糙度有關(guān)系。磨擦系數(shù)是磨擦副材料、表面狀態(tài)、加工及熱處理過(guò)程、潤(rùn)滑狀態(tài)及試驗(yàn)條件(壓力、溫度和速率等)眾多誘因的綜合反應(yīng)。
后面簡(jiǎn)單提了部份影響磨擦銹蝕試驗(yàn)滑動(dòng)磨擦系數(shù)的客觀誘因。在這兒,再簡(jiǎn)單從材料自身方面剖析一下。材料類的磨擦銹蝕試驗(yàn),少數(shù)材料類磨擦銹蝕試驗(yàn)有可參考或根據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于有可參考標(biāo)準(zhǔn)的材料類磨擦銹蝕試驗(yàn),例如《GB/-2006金屬材料銹蝕試驗(yàn)方式動(dòng)銹蝕試驗(yàn)》、《-83塑膠滑動(dòng)磨擦銹蝕試驗(yàn)方式》、《-87塑膠軸承極限PV試驗(yàn)方式》及《YB/T5345-2006金屬材料滾動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)方式》等標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容皆明晰規(guī)定了試樣形狀、尺寸及處理精度等技術(shù)要求,對(duì)試樣的制備及材質(zhì)提出了要求。并且,大多數(shù)都是非標(biāo)試驗(yàn)類的單純對(duì)比性試驗(yàn)或則是模擬工礦性的對(duì)比試驗(yàn)。這類試驗(yàn)也同樣須要試樣處理的一致性。最終無(wú)論是有參考標(biāo)準(zhǔn)的還是無(wú)參考標(biāo)準(zhǔn)的磨擦銹蝕試驗(yàn),都必須對(duì)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(yàn)的磨擦系數(shù)及銹蝕量。北京益華磨擦學(xué)測(cè)試技術(shù)研究所經(jīng)多年顧客委托試驗(yàn)總結(jié)如下主要影響磨擦銹蝕試驗(yàn)滑動(dòng)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(yàn)時(shí),假若鍍層不均勻,會(huì)直接影響試驗(yàn)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(dòng)銹蝕試驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)《GB/-2006金屬材料銹蝕試驗(yàn)方式試環(huán)-試塊滑動(dòng)銹蝕試驗(yàn)》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(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求,將造成試驗(yàn)的無(wú)效。第三,材料自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、特性。例如材料的強(qiáng)度、強(qiáng)度、塑性、韌性、內(nèi)部組織和分子結(jié)構(gòu)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(yàn)穩(wěn)定性的誘因。再例如有些非金屬材料有相對(duì)較強(qiáng)的吸水性,在整個(gè)磨擦銹蝕試驗(yàn)過(guò)程中,就很有可能不斷吸收空氣中的水蒸汽,水蒸汽可能會(huì)起在自潤(rùn)滑作用或則加重銹蝕,以影響到測(cè)試的材料的磨擦系數(shù)的變化規(guī)律。第四,對(duì)磨材料的選擇。材料的磨擦系數(shù)不是材料固有的特點(diǎn),隨配對(duì)材料的不同而不同。對(duì)于某一對(duì)特定的材料,肯定存在某一特定的試驗(yàn)條件(例如試驗(yàn)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(duì)于某一特定的材料、特定的試驗(yàn)條件,也肯定存在某種對(duì)磨材料與其配合最好,得出的磨擦系數(shù)最低。整個(gè)磨擦銹蝕試驗(yàn)過(guò)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(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),是零件整個(gè)壽命范圍內(nèi)的工作過(guò)程。
隨著磨擦?xí)r間的增長(zhǎng),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(yàn)本身是如此一個(gè)完整的過(guò)程。自磨擦銹蝕試驗(yàn)運(yùn)行開(kāi)始,由材料的表面開(kāi)始逐步至材料內(nèi)部進(jìn)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(diǎn)到內(nèi)部特點(diǎn),以及對(duì)磨材料由外至內(nèi)的特點(diǎn),都將直接影響材料磨擦系數(shù)的探究。不過(guò),從另一角考慮,也啟發(fā)了各方向項(xiàng)目的研究人員多角度的去研究材料的自身特點(diǎn),對(duì)材料作出更可靠、范圍更廣、更大意義上的評(píng)價(jià)。