摩擦磨损试验

测定材料抵抗磨损能力

各种摩擦性相对运动即产生磨损，影响磨损的因素很多，如摩擦件的材质、表面形状、摩擦运动形式、工况及润滑方式等。因此，评价涂层的这一类形式的耐磨性比较困难，一般应尽可能通过模拟实际工况条件来检验涂层的耐磨性。

试验介绍

通过这种试验可以比较材料的耐磨性优劣。磨损试验比常规的材料试验要复杂。首先需要考虑零部件的具体工作条件并确定磨损形式，然后选定合适的试验方法，以便使试验结果与实际结果较为吻合。

磨损形式有磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损、微动磨损、气蚀等。然而在实际运转条件下往往不止出现一种磨损形式，例如大功率柴油机轴瓦可能同时出现粘着磨损和气蚀。与其他试验相比，磨损试验受载荷、速度、温度、周围介质、表面粗糙度、润滑和偶合材料等因素的影响更大。试验条件应尽可能与实际条件一致,才能保证试验结果的可靠性。

试验分类

根据试验的目的和条件，摩擦磨损试验常可分为使用试验、台架试验和试样试验。

使用试验

使用试验，就是在实际使用条件下，用真实零件进行摩擦磨损试验，以试验结果作为对零件材料的性能与结构的直接鉴定，试验所得数据资料的真实性和可靠性较好。但是这种试验也存在一些困难和缺点，主要有：1.试验过程中的测量很困难，甚至需要研制专门的测量装置。有时为了减少偶然因素的影响，提高数据的精确度，需要在不同地点进行摩擦磨损试验，测量有关数据。因此，试验周期都相当长，一般需要几个月甚至几年时间才能获得试验结果，耗费的人力和物力较多。2.由于机械运转条件变化不定，易受偶然因素干扰，影响测而且无法对影响量数据的精确性和重复性，因而可比性差，不利于研究摩擦磨损的规律性，摩擦磨损的因素逐个进行研究。随着摩擦学测试技术的快速发展，目前这种试验已不常用。

台架试验

台架试验是将实际使用的零部件，甚至整台机器装在专用的试验机上进行试验。这种试验条件比较接近实际，对影响摩擦磨损的各种因素，可以进行人为控制，从而减少偶然因素的影响，提高了试验数据的可靠性。此外，还能强化试验条件，缩短试验周期，减少试验费用。但是，台架试验也不适合于研究摩擦磨损的机理。它主要是对摩擦副的材料、结构形式和加工工艺等进行应用性考验，以期产品具有较优良的摩擦磨损性能。因此，台架试验可以校验试样结果的正确性，也可检验产品质量是否合格，是否达到规定的要求。

试样试验

试样试验是根据相应试验机的规定，把摩擦副材料制成结构形状比较简单、尺寸较小的试样。这种试验在摩擦磨损研究中比较常用。它的主要优点是：1.有利于研究摩擦磨损本身的过程和机理，能有效地控制各种影响摩擦磨损的因素，减少一些偶然因素对试验结果的影响，很适合于逐个研究各因素对摩擦磨损的影响。2.试验所得数据重复性好，可比性强，而且试验费用少，周期短，可以在短时间内进行多参数和重复的试验验证。试样试验又可分为一般性试验和模拟性试验。一般性的试样试验或称研究性的试样试验，主要目的是研究摩擦磨损的机理、一般规律、影响摩擦磨损的各种参数之间的关系等，它不强调针对某一零件的实际工作情况，试样也较简单，一般没有固定的实验方法和试验机，试验条件往住被理想化。由于影响摩擦磨损的因索较多，有时只要某一因素稍有变动，就有可能导致磨损量发生显著的变化。因此，这种试验结果与实际情况或许有较大的差别。材料的摩擦磨损性能并不像材料强度和硬度等是材料的固有特性，而是在一定使用条件下，材料本身与对偶材料的机械、物理和化学等特性的综合表现，因此，还需要有模拟性试验或称应用性试验。模拟性试验是针对某种零件实际的工作条件，使试验过程中试样摩擦副的磨损类型与实际使用条件下的相同，即试验中的试样摩擦副的工作条件，如温度、压力、速度及服役环境等都与实际零件的工况相似。这种相似就是按照相似定律，保持试验机上的试样与实际使用零件具有相同的相似准数。这样，通过试验机测得的数据必然能反映实际工况，因而试验所得的数据可以直接用于实际零件。

试验设备

实验室条件下的磨损模拟试验具有如下优点：（1）试验周期短；（2）不需要整机试验；（3）影响试验的因素易于控制和选择，试验数据的重现性、可比性和规律性强，有利于分析对比；（4）试验费用低；（5）可以进行大规模的重复性试验。因此实验室条件下的磨损试验一直是摩擦学研究所使用的重点手段，摩擦学研究的进展主要依赖于这些试验研究所取得的成果。主要采用的摩擦磨损试验机有如下两种。

WAZAU 销盘磨损试验机

销盘磨损试验机是最普遍使用的磨损试验设备之一。WAZAU 销盘磨损试验机的转速范围为0～3000 r/min，载荷范围为0～3000 N，摩擦系数、摩擦力矩和油温等都可通过与试验机相连的计算机在线测量和记录。图2-1中（a）是该试验机的外观图。采用一个特殊的夹具，可以用球试样代替销试样。因此该试验机的摩擦副接触形式既可以是销盘，也可以是球盘。试验机运行时，上面的盘试样在电机驱动下旋转，下部的销试样或球试样在油盒内固定不动。对于润滑滑动磨损，润滑油的工作温度在室温至200℃之间。润滑状态下的球盘摩擦副运行时的情况如图2-1中（b）所示。

MMW-1立式万能摩擦磨损试验机

MMW-1试验机是立轴销盘式磨损试验机，该机模拟滚动、滑动或滑滚复合的摩擦运动形式。可以模拟多种摩擦副接触形式，如销盘、球盘、环块、四球磨损、止推垫圈磨损等。试验机的转速范围为：0～3000 r /min；加载范围为：10～1000 N；对应的转矩范围为：0～2500 N·mm。润滑油盒加热器的，工作范围为室温至200℃。试验机有两个预留的COM接口，可与计算机COM接口相连，通过测试记录软件，记录每时刻的摩擦力、转速、摩擦力矩、摩擦系数等。试验机运行时，下面的盘试样在油盒中处于静止状态，上面的销试样或球试样的支撑盘在电机的驱动下转动带动销试样或球试样在盘试样上滑动。

应用

摩擦学基础研究

可以在仪器上运行一些典型测试，如往复式运动-球/盘，柱/盘，盘/盘，根据客户的真实工况要求，可以在0～90°间调整测量角度，实现点、线、面接触。

润滑油和材料研究

可以做大量燃料油，润滑油油，润滑脂和固体润滑材料的测试，有多种国际和国内的标准试验方法可以参考

润滑油、材料、涂层摩擦磨损分析

可以测量润滑油性能及相应磨损测试。可以测试各种摩擦材料、各种摩擦副在高温条件下的摩擦学性能，如磨损随温度的变化，摩擦系数随时间的变化。可测量各种涂层在不同温度下的摩擦磨损性能。

油、脂的极压特性分析

可通过相应载荷和电阻变化测量润滑油极压性能。

质量保证及控制

分析涂层的摩擦系数、抗磨性能的变化趋势。可通过检测预估磨损件实际使用寿命，从而保证正常工况。

粘滑（Stick-slip）现象分析