摩擦材料的评定及其测试方法介绍

跑合期 磨损
时间
正常工作期
时间（或摩擦行程） 图6-12 磨损与时间的关系曲线
试样尺寸
❖ 摩擦副的动件和静件的相对运动的面积之比称之为 重叠系数，试样尺寸的变化会影响到重叠系数的变 化，影响其磨损特性的变化。
❖ （1）摩擦副的尺寸对磨损有很大影响，随着 摩擦条件和摩擦副尺寸的变化，磨损值在很大 范围内变化。
❖ （2）滑动速度对磨损的影响实际上是温度对 磨损的影响。
❖ （3）温度对磨损的影响与其它参数如介质、 摩擦副材料等有关。
摩擦
❖ 摩擦时产生磨损，磨损与摩擦过程的摩擦力 似乎有相应关系，但有时有定性关系，有时 却没有定性关系。
❖ 研究表明：磨损随滑移速度的增大而减少的 速度比摩擦系数随滑移速度的增大而减少的 速度快得多。
3.3 摩擦形式与条件
材料的磨损特征与材料的强度和硬度不同，它 不是材料所固有的特性，而是系统的特性。
磨损的实验影响因素
滑动速度
6100
克
力∣
齐
1000
伯
磨 损 434
力
率， 毫克/ 100
效
（公 里·厘
47 25
应
米2）
15
6
1
0.06 0.120.18 0.36 0.600.90 2.405.00
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
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）；
❖ （1）滑移速度对磨损量和磨损形式有很大的 影响，可以使磨损从一种形式变为另一种形 式。
❖ （2）滑移速度对磨损的影响与其它参数如摩 擦副材料，压力等等有关，其它参数不同， 滑移速度对磨损的影响也就不同。
2.1 摩擦磨损试验方法分类
不统一，不一致
❖ 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。
❖ 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。
❖ （2）摩擦副尺寸不仅影响磨损值，而且还影 响磨损形式，使磨损从一种形式转变为另一种 形式。
❖ （3）磨损形式转变临界点随摩擦副尺寸变化 而变化，摩擦副尺寸增大，临界点相应的滑动 速度降低。
❖ （4）磨损量和磨损形式与摩擦副尺寸的关系 还与摩擦副材料有关。
温度
❖ （1）温度对磨损值和磨损形式有很大影响。 可使磨损从一种形式转变为另一种形式。
总结：
❖ 从上述讨论可以看出，影响磨损形式的因素很多，而且这些 因素之间又是互相影响的，但是，其中最主要的因素可能有 两个：
❖ （1）温度规范（表面温度和温度梯度）。它影响分子相互 作用的特性；
❖ （2）粗糙相互作用深度，它影响机械相互作用特性。因为 摩擦副尺寸、速度、压力等的影响也可归纳为温度和粗糙相 互作用深度的影响。显然，这两主要影响因素在不同摩擦条 件下可能起的作用也不同。例如，严重摩擦条件下可能前者 起主导作用。而在轻微摩擦条件下可能后者起主导作用。
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
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。
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。
应用性的磨损试验 试样磨损试验
研究性的磨损试验
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。
环境气氛
❖ 同一材料在不同环境气氛中摩擦，其磨损率及其随 速度和压力变化而变化的规律不同，且相差很大， 同时其磨损形式可能不同，磨损形式转变的参数也 不同。
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。
载荷
❖ 1）载荷对磨损量和磨损形式有很大影响，可 以使磨损从一种形式转变为另一种形式；
❖ 2）载荷对磨损的影响与其它参数如摩擦副材 料，速度等等有关，其它参数不同，载荷对 磨损的影响也就不同。
临界压力点
Hale Waihona Puke Baidu磨 损， ×1
08 毫 米/ 米
煤油润滑 P＝10公斤
汽车润滑油润 滑 P＝10公斤
压力，公斤/厘米2 图6-5a 磨损（铸铁）与压力的关系
❖ 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 ：
磨损试验
使用运转磨损试验 实验室磨损试验
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