摩擦磨损实验报告实验原理(摩擦磨损试验方法和检测)

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摩擦磨损试验方法和检测

摩擦磨损是指两个相对运动的表面之间由于摩擦力的作用而产生的材料损失。摩擦磨损会影响机械设备的性能和寿命，因此，了解和控制摩擦磨损是一项重要的工程任务。为了研究摩擦磨损的机理和规律，需要进行摩擦磨损试验，以模拟实际工作条件下的摩擦磨损过程，并对试验结果进行检测和分析。

摩擦磨损试验设计是指根据试验目的和要求，选择合适的试验参数和条件，以及试验样品的材料、形状、尺寸等。摩擦磨损试验设计应考虑以下因素：

摩擦磨损种类：根据相对运动的方式和幅度，可以将摩擦磨损分为滑动摩擦磨损、滚动摩擦磨损、回转摩擦磨损、振动摩擦磨损等。

摩擦对偶：指两个相对运动的表面组成的一对，通常由一个固定件和一个活动件构成。摩擦对偶的材料、硬度、粗糙度、涂层等都会影响摩擦磨损的性质和程度。

摩擦条件：指影响摩擦过程的外部因素，主要包括载荷、速度、温度、润滑、环境等。不同的摩擦条件会导致不同的摩擦机理和磨损形式。

摩擦参数：指反映摩擦过程的物理量，主要包括摩擦力、摩擦系数、接触压力、接触面积等。这些参数可以通过仪器测量或计算得到，也可以作为试验变量进行控制。

摩擦磨损试验方法是指用于实施摩擦磨损试验的具体设备和步骤。常用的摩擦磨损试验方法有以下几种：

干摩擦磨损试验方法：指在无液体介质存在的条件下进行的摩擦磨损试验，主要用于模拟高温、高真空或特殊环境下的摩擦磨损情况。常用的干摩擦磨损试验设备有球盘式、环块式、销盘式等。

湿摩擦磨损试验方法：指在有液体介质存在的条件下进行的摩擦磨损试验，主要用于模拟液压系统、内燃机等液体润滑下的摩擦磨损情况。常用的湿摩擦磨损试验设备有四球式、油膜式、往复式等。

电化学摩擦磨损试验方法：指在有电场或电流作用下进行的摩擦磨损试验，主要用于模拟电解液或腐蚀性介质中的摩擦磨损情况。常用的电化学摩擦磨损试验设备有电化学摩擦磨损仪、电化学滑动摩擦磨损仪等。

摩擦磨损检测是指对摩擦磨损试验后的试验样品进行的观察和分析，以评价摩擦磨损的性能和特征。常用的摩擦磨损检测方法有以下几种：

重量法：指通过测量试验样品的质量变化来计算摩擦磨损量和摩擦磨损率。这是一种简单而直观的方法，但需要考虑试验样品的氧化、吸附等因素的影响。

体积法：指通过测量试验样品的体积变化来计算摩擦磨损量和摩擦磨损率。这是一种较为精确的方法，但需要使用精密的测量仪器，如三维扫描仪、光学显微镜等。

表面形貌法：指通过观察和分析试验样品的表面形貌来评价摩擦磨损的形式和机理。这是一种直观而有效的方法，但需要使用高分辨率的观察仪器，如扫描电子显微镜、原子力显微镜等。

摩擦磨损试验方法

为了评价材料或部件在不同工况下的摩擦磨损性能，需要采用适当的试验方法和设备。一般来说，摩擦磨损试验方法可以分为两类：实际工况试验和模拟工况试验。

实际工况试验是指在真实的使用环境中对材料或部件进行摩擦磨损测试，它可以反映出最真实的摩擦磨损情况，但也存在一些缺点，如试验时间长、成本高、难以控制和重复等。

模拟工况试验是指在实验室中用特定的设备和参数对材料或部件进行摩擦磨损测试，它可以模拟出不同的摩擦磨损机理和类型，但也存在一些局限性，如难以完全模拟真实的工况、难以考虑多种因素的综合作用等。

根据不同的摩擦磨损类型和机理，有多种模拟工况试验方法可供选择，如：

滑动摩擦磨损试验：用于评价材料或部件在滑动摩擦条件下的粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损等性能。常用的设备有球盘式、环盘式、柱盘式、四球式、针盘式等。

滚动摩擦磨损试验：用于评价材料或部件在滚动摩擦条件下的表面疲劳磨损、腐蚀磨损等性能。常用的设备有滚动轴承式、滚子式、鼓轮式等。

滚动滑动复合摩擦磨损试验：用于评价材料或部件在滚动滑动复合摩擦条件下的表面疲劳磨损、腐蚀磨损等性能。常用的设备有齿轮式、凸轮式、圆锥滚子式等。

微动摩擦磨损试验：用于评价材料或部件在微动条件下的微动磨损性能。常用的设备有往复式、振动式、旋转式等。

纳米摩擦磨损试验：用于评价纳米尺度下材料或部件的摩擦力和纳米划痕等性能。常用的设备有原子力显微镜（AFM）、纳米压痕仪（NIM）、纳米划痕仪（NSM）等。

ASTM标准简介

ASTM（美国材料与试验学会：American Society of Testing Materials）是一个国际标准组织，致力于开发和发布针对各种材料，产品，系统和服务的自愿性共识技术标准。全球大约有12,575个ASTM自愿性共识标准。

ASTM标准分以下六种类型:

标准试验方法（Standard Test Method）：它是为鉴定、检测和评估材料、产品、系统或服务的质量、特性及参数等指标而采用的规定程序。

标准规范（Standard Specification）：它是为规定材料、产品、系统或服务应具备的质量要求而制定的强制性标准。

标准实施规程（Standard Practice）：它是为指导操作者按一定程序执行

操作或使用材料、产品、系统或服务的一种规定程序。

标准指南（Standard Guide）：它是为提供一些可供选择的建议或建议性信息而制定的一种标准。

标准术语（Standard Terminology）：它是为定义和解释与某一特定领域相关的术语而制定的一种标准。

在摩擦磨损试验领域，ASTM制定了多个标准试验方法，规范和指南，以规范和指导摩擦磨损试验的设备、参数、程序、结果和报告等。

ASTM G99-04：使用针对磨盘设备进行磨损测试的标准测试方法Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk Apparatus

ASTM D5707-11：润滑脂摩擦磨损性能测量 (高频线性振动试验机法)标准试验方法

ASTM D7594-11：使用高频线性震荡 (SRV)试验机测定润滑脂在高赫兹接触压力下的摩擦磨损耐受性的标准试验方法

ASTM D6425-11：用SRV试验机测量极压 (EP)润滑油摩擦和磨损特性的标准试验方法

ASTM G40：Standard Terminology Relating to Wear and Erosion 摩擦磨损和侵蚀术语标准

ASTM G133：Standard Test Method for Linearly Reciprocating Ball-on-Flat Sliding Wear 球盘式滑动摩擦磨损试验方法标准

ASTM G65：Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus 干砂橡胶轮法磨料磨损试验方法标准

ASTM G77：Standard Test Method for Ranking Resistance of Materials to Sliding Wear Using Block-on-Ring Wear Test 环块法磨料磨损试验方法标准

ASTM G105：Standard Test Method for Conducting Wet Sand/Rubber Wheel Abrasion Tests 湿砂橡胶轮法磨料磨损试验方法标准

ASTM G119：Standard Guide for Determining Synergism Between Wear and Corrosion 摩擦和腐蚀协同作用的测定指南标准

ASTM G137：Standard Test Method for Ranking Resistance of Plastics to Sliding Wear Using a Block-On-Ring Configuration 环块式滑动摩擦磨损试验方法标准

ASTM G176：Standard Test Method for Ranking Resistance of Plastics to Sliding Wear Using Block-on-Ring Wear Test—Cumulative Wear Method 环块式滑动摩擦磨损试验方法（累积磨损法）标准

ASTM G181：Standard Practice for Conducting Friction Tests of Piston Ring and Cylinder Liner Materials Under Lubricated Conditions 活塞环和缸套材料在润滑条件下的摩擦试验实施规程标准

ASTM G190：Standard Guide for Developing and Selecting Wear Tests 制定和选择磨损试验的指南标准

ASTM G204：Standard Test Method for Damage to Contacting Solid Surfaces under Fretting Conditions 微动条件下接触固体表面损伤的试验方法标准

ASTM G206：Standard Guide for Measuring the Wear Volumes of Piston Ring Segments Run against Flat Coupons in Reciprocating Wear Tests 往复式摩擦试验中活塞环片对平板的磨损量测量指南标准

ASTM G115：Standard Guide for Measuring and Reporting Friction Coefficients 纳米摩擦力测试指南标准

ASTM E2546：纳米划痕测试方法标准

详细内容请见