磨损测试和相应的量化指标

寂静回声

问


答

不同材料互相摩擦时，磨掉颗粒的程度可以通过多种磨损测试和相应的量化指标来评估。
摩擦磨损试验可以用来评估材料在接触和相对运动时的摩擦行为和磨损性能。这类试验通常用于研究不同材料、润滑剂、表面处理以及操作条件（如载荷、速度、温度等）对摩擦和磨损的影响。

销盘试验是最常用的磨损测试之一，其中一个试样（销）被固定在一个旋转的另一试样（盘）上滑动。
该试验可以测量摩擦系数和磨损率，并且可以根据需要改变载荷、速度和其他参数来模拟实际工作条件。



由于磨损通常与表面材料的脱落有关，所以通常用脱落材料的体积、质量或者磨损后尺寸的变化来量化磨损。这三种方法都可以作为主要的测量手段。
例如，从一个球形端部的针头上磨掉的材料体积，可以通过测量针头上形成的平面区域的直径来计算；更复杂的几何形状上的体积变化，可以通过计算机从磨损前后记录的轮廓曲线之间的差异来得到。
质量损失的测量原理上比较简单，但是在实验上需要精确，以减少误差。
尺寸变化（例如，针头试样的长度减小，或者轴承间隙变化）的测量原理上也比较简单，但是也容易出现误差，所以需要精密的实验程序。质量变化的测量可能会受到材料转移和氧化的影响；尺寸变化也可能受到热膨胀的影响。这些以及其他方面的实验技术将在5节中讨论。
在某些情况下，两个摩擦学元素都可能会有材料损失，或者发生显著的材料转移，在这种情况下，就需要特别注意如何测量和描述磨损的大小。如果磨损是由单个摩擦学元素表面内部材料的移动引起的，那么它会导致表面形貌发生变化，这种变化可以通过轮廓仪来检测。
当两个表面相互滑动时，发生的磨损量往往随着滑动距离而增加，因此也随着时间而增加。磨损速率可以定义为单位时间或者单位滑动距离内材料脱落或者尺寸变化的速率。由于可能会引起混淆，所以"磨损速率"一词必须明确其含义，并说明其单位。在侵蚀情况下，磨损速率通常用单位时间内质量或体积损失来表示；对于固体颗粒冲击侵蚀，也可以用单位撞击颗粒质量内质量或体积损失来表示。

GB/T 12444.1-1990 《金属磨损试验方法 MM型磨损试验》适用于金属材料在滚动摩擦、滑动摩擦以及滚动-滑动复合摩擦条件下的磨损量及摩擦系数的测定。在规定试验力和转速下，对特定形状和尺寸的试样进行干摩擦或在液体介质中润滑摩擦，经规定转数或时间后，测定试样的磨损量及摩擦系数。
GBT12444-2006金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验标准
TCSTM 00646.2—2021 金属材料 销-盘摩擦磨损试验 第2部分：高温摩擦磨损试验方法
GBT 3960-2016 塑料 滑动摩擦磨损试验方法

通常情况下，如果两种金属直接接触且没有足够的润滑，它们之间可能会发生粘着磨损。这是因为金属材料具有较高的硬度和相似的化学性质，容易形成冷焊点，导致材料从一个表面转移到另一个表面。
程塑料一般比金属软，因此在两者间摩擦时，塑料更易受到损伤，但是它也能够吸收更多的能量，起到缓冲作用，减少金属表面的损伤。
当两个工程塑料部件相互摩擦时，磨损率通常会低于金属对金属的情况，因为塑料材料往往具有较低的摩擦系数，并且能够通过变形来适应彼此的表面不规则性。