使用塑料滑動摩擦磨損試驗機實驗案例

1. 實驗?zāi)康?/span>

（1）了解塑料摩擦、磨損的概念及表征方法。

（2）采用磨損實驗機，測定塑料的滑動摩擦、磨損性能，主要測定磨損量及摩擦因素。

2. 實驗原理

工程塑料常用來制造各種機械的減摩耐磨零件，在設(shè)計各種零件之前，必須選擇合適的材料，對工程塑料的摩擦與磨損性能必須有所了解。因此，測試工程塑料的摩擦、磨損性能十分重要。摩擦性能主要是指材料的摩擦因素。磨損性能主要是指摩擦過程中，材料的表面不斷損失的性能。

摩擦磨損定義

（1）摩擦：兩物體接觸表面間產(chǎn)生阻礙切向相對移動的現(xiàn)象稱為摩擦。

（2）滑動摩擦：兩接觸物體接觸點具有不同速度時之摩擦。

（3）摩擦力：兩物體摩擦?xí)r相對移動的阻力。

（4）摩擦系數(shù)：阻礙兩物體相對運動的摩擦力對作用到物體表面的法向力之比。

（5）磨損：物體相對運動時相互接觸表面的物質(zhì)不斷損失或產(chǎn)生殘余變形稱為磨損。

3. 實驗設(shè)備和材料

（1）塑料試樣尺寸

試樣尺寸見圖2－58。

                            圖2－58 塑料試樣尺寸

（2）試樣要求：試樣表面平整，無氣泡、裂紋、分層、明顯雜質(zhì)和加工損傷等缺陷。每組試樣不少于3個。

（3）試驗設(shè)備：推薦采用中航時代M－200型摩擦磨損試驗機。

1）傳動系統(tǒng)，用來帶動圓環(huán)以給定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，精確到5%以內(nèi)，并要求圓環(huán)安裝部位軸的徑向跳動小于0.01毫米。

2）加載系統(tǒng)，對試樣和圓環(huán)，可施加法向力，精確到5%以內(nèi)。

3）測定和記錄摩擦力矩系統(tǒng)，精確到5%以內(nèi)。

4）記錄圓環(huán)轉(zhuǎn)數(shù)的計數(shù)器或記時器，精確到1%以內(nèi)。

5）試樣夾具結(jié)構(gòu)和尺寸見圖2－59，并附配墊圈 GB 848－76，沉頭螺釘M₃ X 0.35長10毫米。要保證試樣安置后無軸向竄動。

圖2－59 試樣夾具結(jié)構(gòu)和尺寸

6）本試驗中圓環(huán)的材質(zhì)對塑料磨損試驗結(jié)果影響很大，因此本標(biāo)準采用的圓環(huán)，其外形尺寸見圖2－60。材料為45號鋼，圓環(huán)要求整體淬火，熱處理HRC 40～45，外圓表面光潔度 ▽8，倒角處均為0. 5× 45^o，外圓表面與內(nèi)圓同心度偏差小于0.01。

圖2－60 圓環(huán)外形尺寸

   圓環(huán)可以反復(fù)使用，每次試驗后，需重新磨削。當(dāng)外徑小于36毫米就不能再用。作仲裁試臉時必須用φ40毫米的圓環(huán)。

注：圓環(huán)材質(zhì)也可按產(chǎn)品標(biāo)準另定。

（4） 狀態(tài)調(diào)節(jié)

   狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB 2918－82《塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標(biāo)準環(huán)境》進行，溫度為23±5℃，濕度為50±10%。

（5）試驗條件

  試驗中上轉(zhuǎn)軸保持靜止，下轉(zhuǎn)軸以200轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動，摩擦副做滑動摩擦，對磨2小時，負荷20公斤，根據(jù)材料，允許選擇其他負荷。試驗環(huán)境溫度為23±5℃。

4. 實驗步驟

（1）圓環(huán)應(yīng)清除油污，貯存于干燥缸內(nèi)以防生銹。

（2）試樣經(jīng)狀態(tài)調(diào)節(jié)后用感量為0.1毫克的分析天平稱取其質(zhì)量 (m₁)。

（3）把試樣裝進夾具，摩擦面用角尺校正并使它與圓環(huán)的交線處于試樣正中。裝好摩擦力矩記錄紙，開機校好零點。

（4）再次用乙醇、丙酮等不與塑料起作用的溶劑仔細清除試樣和圓環(huán)上的油污，此后不準再用手接觸試樣和圓環(huán)的表面。

（5）平穩(wěn)地加荷至選定的負荷值。

（6）對磨2小時后停機卸負荷，取下試樣和圓環(huán)，清理試樣表面后，用精度不低于0.02毫米的量具測量磨痕寬度，或在試驗環(huán)境下存放1小時后稱取試樣質(zhì)量 (m₂)。

（7）讀取摩擦力矩值。

5. 實驗數(shù)據(jù)處理

（1）單個試樣的結(jié)果計算

1）本標(biāo)準以磨痕寬度來表征磨損量。測量三點，取平均值，各點之差不得大于1毫米。在需要時，也可用體積磨損表示磨損量。體積磨損V (cm³)可用式 (2－55)計算；

                                        （2－55）

式中；m₁— 試驗前試樣的質(zhì)量，克；

    m₂一 試驗后試樣的質(zhì)量，克；

   ρ— 試樣在23℃時的密度，克/厘米³。

2）摩擦系數(shù)μ可用式 (2－56)計算；

                                          (2－56)

式中；M—趨向穩(wěn)定的摩擦力矩，公斤·厘米；

F— 試驗負荷，公斤；

r— 圓環(huán)半徑，厘米。

結(jié)果取二位有效數(shù)字。

注：如果摩擦力波動較大，則應(yīng)算出摩擦系數(shù)的最大值和最小值。

（2）一組試驗結(jié)果計算

計算磨痕寬度或體積磨損及摩擦系數(shù)的算術(shù)平均值。如要求標(biāo)準偏差S，可用式 (2－57)計算；

                                        (2－57)

式中； X— 每個試樣測定值。

     — 一組試樣測定結(jié)果的算術(shù)平均值。

     N— 測定的試樣個數(shù)。