摩擦磨損試驗

各種摩擦性相對運動即產生磨損，影響磨損的因素很多，如摩擦件的材質、表面形狀、摩擦運動形式、工況及潤滑方式等。因此，評價塗層的這一類形式的耐磨性比較困難，一般應儘可能通過模擬實際工況條件來檢驗塗層的耐磨性。

試驗一般採用磨損試驗機.將試樣做成Φ40mmx10mm的環槽，然後在環槽上環形，環面上預加工寬9 mm、深0.5mm製備除層，並在磨床上將環面磨圓到試樣尺寸，清理乾淨後進行試驗。

試驗後測定試樣的失重量，即塗層的減少量，據此評定塗層的耐性。一般可採用如下的試驗參數：潤滑條件（乾摩擦或20 號機油潤滑，5～6滴/min）；摩擦速度（200 r/min或400 r/min）。

基本介紹

• 中文名：摩擦磨損試驗
• 外文名：friction-wear test
• 類別：試驗
• 作用：測定材料抵抗磨損能力
• 器械：磨損試驗機
• 分類：使用試驗、台架試驗等

試驗介紹

通過這種試驗可以比較材料的耐磨性優劣。磨損試驗比常規的材料試驗要複雜。首先需要考慮零部件的具體工作條件並確定磨損形式，然後選定合適的試驗方法，以便使試驗結果與實際結果較為吻合。

磨損形式有磨料磨損、粘著磨損、接觸疲勞磨損、微動磨損、氣蝕等。然而在實際運轉條件下往往不止出現一種磨損形式，例如大功率柴油機軸瓦可能同時出現粘著磨損和氣蝕。與其他試驗相比，磨損試驗受載荷、速度、溫度、周圍介質、表面粗糙度、潤滑和偶合材料等因素的影響更大。試驗條件應儘可能與實際條件一致,才能保證試驗結果的可靠性。

試驗分類

根據試驗的目的和條件，摩擦磨損試驗常可分為使用試驗、台架試驗和試樣試驗。

使用試驗

使用試驗，就是在實際使用條件下，用真實零件進行摩擦磨損試驗，以試驗結果作為對零件材料的性能與結構的直接鑑定，試驗所得數據資料的真實性和可靠性較好。但是這種試驗也存在一些困難和缺點，主要有：1.試驗過程中的測量很困難，甚至需要研製專門的測量裝置。有時為了減少偶然因素的影響，提高數據的精確度，需要在不同地點進行摩擦磨損試驗，測量有關數據。因此，試驗周期都相當長，一般需要幾個月甚至幾年時間才能獲得試驗結果，耗費的人力和物力較多。2.由於機械運轉條件變化不定，易受偶然因素干擾，影響測而且無法對影響量數據的精確性和重複性，因而可比性差，不利於研究摩擦磨損的規律性，摩擦磨損的因素逐個進行研究。隨著摩擦學測試技術的快速發展，目前這種試驗已不常用。

台架試驗

台架試驗是將實際使用的零部件，甚至整台機器裝在專用的試驗機上進行試驗。這種試驗條件比較接近實際，對影響摩擦磨損的各種因素，可以進行人為控制，從而減少偶然因素的影響，提高了試驗數據的可靠性。此外，還能強化試驗條件，縮短試驗周期，減少試驗費用。但是，台架試驗也不適合於研究摩擦磨損的機理。它主要是對摩擦副的材料、結構形式和加工工藝等進行套用性考驗，以期產品具有較優良的摩擦磨損性能。因此，台架試驗可以校驗試樣結果的正確性，也可檢驗產品質量是否合格，是否達到規定的要求。

試樣試驗

試樣試驗是根據相應試驗機的規定，把摩擦副材料製成結構形狀比較簡單、尺寸較小的試樣。這種試驗在摩擦磨損研究中比較常用。它的主要優點是：1.有利於研究摩擦磨損本身的過程和機理，能有效地控制各種影響摩擦磨損的因素，減少一些偶然因素對試驗結果的影響，很適合於逐個研究各因素對摩擦磨損的影響。2.試驗所得數據重複性好，可比性強，而且試驗費用少，周期短，可以在短時間內進行多參數和重複的試驗驗證。試樣試驗又可分為一般性試驗和模擬性試驗。一般性的試樣試驗或稱研究性的試樣試驗，主要目的是研究摩擦磨損的機理、一般規律、影響摩擦磨損的各種參數之間的關係等，它不強調針對某一零件的實際工作情況，試樣也較簡單，一般沒有固定的實驗方法和試驗機，試驗條件往住被理想化。由於影響摩擦磨損的因索較多，有時只要某一因素稍有變動，就有可能導致磨損量發生顯著的變化。因此，這種試驗結果與實際情況或許有較大的差別。材料的摩擦磨損性能並不像材料強度和硬度等是材料的固有特性，而是在一定使用條件下，材料本身與對偶材料的機械、物理和化學等特性的綜合表現，因此，還需要有模擬性試驗或稱套用性試驗。模擬性試驗是針對某種零件實際的工作條件，使試驗過程中試樣摩擦副的磨損類型與實際使用條件下的相同，即試驗中的試樣摩擦副的工作條件，如溫度、壓力、速度及服役環境等都與實際零件的工況相似。這種相似就是按照相似定律，保持試驗機上的試樣與實際使用零件具有相同的相似準數。這樣，通過試驗機測得的數據必然能反映實際工況，因而試驗所得的數據可以直接用於實際零件。

試驗設備

實驗室條件下的磨損模擬試驗具有如下優點：（1）試驗周期短；（2）不需要整機試驗；（3）影響試驗的因素易於控制和選擇，試驗數據的重現性、可比性和規律性強，有利於分析對比；（4）試驗費用低；（5）可以進行大規模的重複性試驗。因此實驗室條件下的磨損試驗一直是摩擦學研究所使用的重點手段，摩擦學研究的進展主要依賴於這些試驗研究所取得的成果。主要採用的摩擦磨損試驗機有如下兩種。

WAZAU 銷盤磨損試驗機

銷盤磨損試驗機是最普遍使用的磨損試驗設備之一。WAZAU 銷盤磨損試驗機的轉速範圍為0～3000 r/min，載荷範圍為0～3000 N，摩擦係數、摩擦力矩和油溫等都可通過與試驗機相連的計算機線上測量和記錄。下圖（a）是該試驗機的外觀圖。採用一個特殊的夾具，可以用球試樣代替銷試樣。因此該試驗機的摩擦副接觸形式既可以是銷盤，也可以是球盤。試驗機運行時，上面的盤試樣在電機驅動下旋轉，下部的銷試樣或球試樣在油盒內固定不動。對於潤滑滑動磨損，潤滑油的工作溫度在室溫至200℃之間。潤滑狀態下的球盤摩擦副運行時的情況如圖（b）所示。

WAZAU 銷盤磨損試驗機

MMW-1立式萬能摩擦磨損試驗機

MMW-1試驗機是立軸銷盤式磨損試驗機，該機模擬滾動、滑動或滑滾複合的摩擦運動形式。可以模擬多種摩擦副接觸形式，如銷盤、球盤、環塊、四球磨損、止推墊圈磨損等。試驗機的轉速範圍為：0～3000 r /min；載入範圍為：10～1000 N；對應的轉矩範圍為：0～2500 N·mm。潤滑油盒加熱器的，工作範圍為室溫至200℃。試驗機有兩個預留的COM接口，可與計算機COM接口相連，通過測試記錄軟體，記錄每時刻的摩擦力、轉速、摩擦力矩、摩擦係數等。試驗機運行時，下面的盤試樣在油盒中處於靜止狀態，上面的銷試樣或球試樣的支撐盤在電機的驅動下轉動帶動銷試樣或球試樣在盤試樣上滑動。

套用

摩擦學基礎研究

可以在儀器上運行一些典型測試，如往復式運動-球/盤，柱/盤，盤/盤，根據客戶的真實工況要求，可以在0～90°間調整測量角度，實現點、線、面接觸。

潤滑油和材料研究

可以做大量燃料油，潤滑油油，潤滑脂和固體潤滑材料的測試，有多種國際和國內的標準試驗方法可以參考

潤滑油、材料、塗層摩擦磨損分析

可以測量潤滑油性能及相應磨損測試。可以測試各種摩擦材料、各種摩擦副在高溫條件下的摩擦學性能，如磨損隨溫度的變化，摩擦係數隨時間的變化。可測量各種塗層在不同溫度下的摩擦磨損性能。

油、脂的極壓特性分析

可通過相應載荷和電阻變化測量潤滑油極壓性能。

質量保證及控制

分析塗層的摩擦係數、抗磨性能的變化趨勢。可通過檢測預估磨損件實際使用壽命，從而保證正常工況。

粘滑（Stick-slip）現象分析

可通過選擇粘滑運動模式，分析試驗件間摩擦運動的粘滑現象。

標準測試方法：DIN 51834，ASTM D5706，D5707 以及多種國內標準

陶瓷材料的摩擦特性分析

可測試不同載荷、不同溫度、不同潤滑介質下的陶瓷材料摩擦特性。