影響滑動摩擦磨損試驗的因素

1、影響滑動摩擦磨損試驗的因素

一般說來，摩擦對偶的滑動速度、滑動距離、接觸載荷、表面粗糙度、環(huán)境溫度、環(huán)境氣氛等摩擦條件對聚合物及其復(fù)合材料的摩擦磨損性能均有一定影響。其中接觸載荷和滑動速度對聚合物摩擦學(xué)性能的影響是復(fù)雜的。

2、滑動速度

改變滑動速度對材料摩擦磨損性能的影響目前研究得不多。Dickens}5o}研究了在干摩擦及潤滑條件下滑動速度及幾何結(jié)構(gòu)對聚氧化二甲苯(PPO>聚醚醚酮(PEEK)和聚四氟乙烯(PTFE>摩擦磨損性能的影響。張招柱[}sl]研究了金屬Cu,Pb,Ni填充PTFE的摩擦磨損性能，考察了滑動速度對材料摩擦系數(shù)及磨損性能的影響，Pb含量為30vo1.%的PTFE復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨滑動速度的增大而減小，但變化幅度不大，磨損量則隨滑動速度增大而增加，說明該材料不適合在高速條件下使用。

3、接觸載荷

通常認(rèn)為，隨著載荷的增加，聚合物的磨損量就增加。粘彈性塑料在低載荷情況下粘著部分的摩擦系數(shù)占其摩擦系數(shù)的主要部分;隨著載荷的增加，粘著部分引起的摩擦系數(shù)顯著減小，摩擦系數(shù)在減小到低點以后隨著載荷的增加而緩慢增加，此時的摩擦系數(shù)主要是由變形部分引起的，摩擦系數(shù)的最小值可作為從彈性變形到粘彈性變形的過渡點。李飛[[sz]在納米Zn0填充PTFE的試驗中研究了在相同滑動速度下，載荷對不同填充量的復(fù)合材料摩擦系數(shù)和磨損量的影響。試驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)載荷由SON增加到200N時，PTFE及Zn0/PTFE納米復(fù)合材料的摩擦系數(shù)迅速降低;而當(dāng)載荷分別為200N和3OON時，摩擦系數(shù)值相差不大。李飛認(rèn)為載荷為3OON時基本接近了彈性變形與粘彈變形的過渡點。隨著載荷的增大，PTFE及納米Zn0/PTFE復(fù)合材料的磨痕寬度也逐漸增大(當(dāng)載荷3OON時，純PTFE樣品因磨損而失效)。值得指出的是，當(dāng)載荷超過1OON后，納米Zn0含量為15vo1.%的PTFE復(fù)合材料具有最佳的抗磨性能。

4、溫度

聚合物復(fù)合材料的摩擦和磨損破壞，大多與材料性能對溫度的高度依賴性有關(guān)。溫度升高，引起材料軟化、熔融、變形、環(huán)化、交聯(lián)、降解、氧化和水解等變化。Dimitrienk。等[[s3]綜述了復(fù)合材料的物理性能和力學(xué)性能隨溫度變化的關(guān)系，認(rèn)為隨著溫度升高，復(fù)合材料的密度下降、熱導(dǎo)率降低、熱容量降低。但對聚合物復(fù)合材料的摩擦和磨損性能隨溫度變化的關(guān)系，特別是對玻璃化溫度附近的復(fù)合材料摩擦和磨損性能的研究較少。Tanaka[s4}在載荷與滑動速度一定的情況下研究了聚合物聚醚颯(PES>、聚醚醚酮(PEEK)、聚酞亞胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)及其復(fù)合材料摩擦磨損性能與溫度的依賴關(guān)系，發(fā)現(xiàn)除PI外其它幾種材料在很寬的一個溫度范圍內(nèi)(室溫3000C>摩擦磨損性能對溫度的依賴性很小，PTFE高溫下仍能保持良好的耐磨性。叢培紅等[[ss]發(fā)現(xiàn)連續(xù)升溫時，真實接觸面積增大，聚酞亞胺的摩擦系數(shù)隨溫度升高而增大，直至最高值0.66，繼而降低至0.16;恒溫實驗時，其摩擦系數(shù)隨滑動時間延長很快上升到最高值，繼而急速降低趨于穩(wěn)定，聚酞亞胺的磨損率則隨溫度升高而增大。這主要是由于隨環(huán)境溫度的升高，在摩擦熱的作用下聚酞亞胺表面層的物理狀態(tài)發(fā)生了改變。在環(huán)境溫度高于2000C的情況下，由于表面形成了低粘度的粘流層，從而使聚酸亞胺具有低而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，但磨損率較高。對于外部工況條件對材料摩擦磨損性能的影響，Liu}56}利用數(shù)理統(tǒng)計的方法得出接觸壓力、滑動距離、滑動速度三個參數(shù)對尼龍6,UMWPE,PA6/UHMWPE摩擦磨損性能影響的衰減公式。認(rèn)為就這三個參數(shù)而言，接觸壓力是控制參數(shù)，然后是滑動距離;滑動速度對摩擦磨損性能影響比其它兩個參數(shù)小。當(dāng)然，就具體材料而言，各參數(shù)的影響也不盡相同。但是Liu利用數(shù)學(xué)方法來描述工況條件對聚合物復(fù)合材料摩擦磨損性能無疑是一項創(chuàng)新性工作。