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什麽影響摩擦磨損試驗機的滑動摩擦係數

  研究摩擦磨損試驗機摩擦係數的影響因素和變化規律,是控製摩擦過程和降低摩擦損耗的一條有效途徑。

  摩擦係數是摩擦副係統的綜合特性,而不是材料本身的固有特性。

  在給出一種材料的摩擦係數時,必需同時給出得出該數值的條件和所用的測試設備。

  摩擦係數受摩擦過程各種因素的影響,其主要影響因素有如下幾個方麵:

  (一)表麵膜對摩擦磨損試驗機的摩擦係數的影響

  具有表麵氧化膜的摩擦副,摩擦主要發生在膜層內。對於金屬的摩擦來說,由於表麵氧化膜的塑性和機械強度比金屬材料差,在摩擦過程中,膜先被破壞,金屬摩擦表麵不易發生粘著,使摩擦係數降低,磨損減少。

  在金屬摩擦表麵塗覆軟金屬能有效地降低摩擦係數。其中以鎘對摩擦係數的影響明顯,但鎘與基體金屬的結合力較弱,容易在摩擦時被擦掉。

  (二)材料性質對摩擦磨損試驗機的摩擦係數的影響

  摩擦副的摩擦係數,隨配對材料性質的不同而不同。分子或原子結構相同或相近的兩種材料互溶性大,互溶性較大的材料組成摩擦副,易發生粘著,摩擦係數增高;反之,分子或原子結構差別大則互溶性小,互溶性較小的材料組成摩擦副,不易發生粘著,摩擦係數一般都比較低。

  因此,在設計摩擦副時,應盡可能地選擇分子結構或原子晶格差別大,互溶性小的材料組成摩擦副,以降低其摩擦係數。如果條件允許的話,應盡可能選擇金屬與非金屬(工程塑料、複合材料等)組成摩擦副。

  (三)載荷對摩擦磨損試驗機的摩擦係數的影響

  載荷的大小直接影響摩擦副的接觸狀態,在不同的接觸狀態下,摩擦副所表現出來的摩擦特性也就不一樣。

  一般情況下,摩擦係數將隨載荷的增加而增大,當載荷足夠大時越過一極大值,隨著載荷的繼續增大而摩擦係數趨於穩定或減小。

  (四)滑動速度對摩擦磨損試驗機的摩擦係數的影響

  在一般情況下,摩擦係數隨滑動速度增加而升高,越過一極大值後,又隨滑動速度的增加而減少。

  滑動速度對摩擦係數的影響,主要是它引起溫度的變化所至。滑動速度引起的發熱和溫度的變化,改變了摩擦表麵層的性質和接觸狀況,因而摩擦係數必將隨之變化。對溫度不敏感的材料(如石墨),摩擦係數實際上幾乎與滑動速度無關。

  (五)溫度對摩擦磨損試驗機的摩擦係數的影響

  在摩擦過程中,溫度的變化使摩擦副表麵材料的性質發生改變,從而影響摩擦係數。摩擦係數隨摩擦副工作條件的不同而變化。具體情況需用試驗方法測定。

  (1)對於大多數金屬摩擦副而言,其摩擦係數均隨溫度的升高而降低,極少數(如金-金)的摩擦係數均隨溫度的升高而升高。

  (2)對於散熱性比較差的材料,特別是由熱塑性工程塑料組成的摩擦副,開始摩擦係數將隨著溫度的升高而增大,當表麵溫度達到一定值,材料麵將被熔化。所以,一般工程塑料都隻能在 一定的溫度範圍內使用,超過這個溫度範圍,摩擦副材料將喪失其工作能力。

  (3)對於金屬與複合材料組成的摩擦副,其摩擦係數在一定的範圍內受溫度的影響較小,但是,當溫度超過某一極限值時,摩擦係數將隨溫度的升高而顯著下降。通常把這種現象稱為材料的熱衰退性。對於製動摩擦副,尤其應控製在熱衰退的臨界溫度以下工作,以保證其具有足夠的製動能力。

  (六)表麵粗糙度對摩擦磨損試驗機的摩擦係數的影響

  根據摩擦的分子—機械理論,當表麵粗糙度值大於50μm時,分子分量可以忽略不計,因此,摩擦係數隨著表麵粗糙度值的減小而降低;當表麵粗糙度值特別小,小於20μm時,摩擦係數中的分子分量起主要作用,機械分量可以忽略不計,因此,摩擦係數隨著表麵粗糙度值的減小而增大;表麵粗糙度值愈小,實際接觸麵積愈大,因而摩擦係數也就愈大;在一般情況下,即20μm <Ra<50μm範圍內,表麵粗糙度對摩擦係數的影響不大。表麵粗糙度對摩擦係數的影響可定性的用圖3-4曲線來描述。

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