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如何测量涂层的耐磨性

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材料的磨损是材料时效的三种主要形式(磨损、腐蚀和断裂)之一,摩擦是产生磨损的原因。磨损主要为磨粒磨损、摩擦磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损等。

磨损形式 表面特征 磨削特性 典型零件
磨粒磨损 划痕或犁沟 条状或切削状 挖掘机斗齿、矿机零件、研磨机泥浆泵零件
粘着磨损 细条痕、金属转移、咬死 片状或层状 蜗杆、凸轮顶杆、活塞环、刀具
疲劳磨损 麻坑、剥落 块状 滚动轴承、齿轮、车轮、轧辊
腐蚀磨损 反应膜、较光亮 碎片或粉末 化工机械
微动磨损 表面有反应氧化物、微坑 粉末 摩擦片、轴颈轴肩、紧固件
https://www.coatingrd.com/knowledge-base/7%e5%a4%a7%e7%a3%a8%e6%8d%9f%e7%b1%bb%e5%9e%8b%e5%92%8c%e5%bd%a2%e8%b2%8c/

01 磨粒磨损

常用两种:橡胶轮磨粒磨损实验;销盘式磨粒磨损实验(国产型号:ML-10磨料磨损试验机)

典型式样尺寸:50mmx75mmx10mm,涂层抛光。橡胶轮材料:氯丁橡胶;磨料;224-355μm(50-70目)天然石英砂;轮缘线速度:140m/min;摩擦行程:1000r,即550-660m;载荷:130N。

02 摩擦磨损

通用摩擦磨损试验机,国产MM-20型摩擦磨损试验机。

03 冲蚀磨损

冲蚀磨损实验室磨粒磨损的另一种形式。当流体介质中的微细磨粒以高速冲击涂层表面时,会造成材料表面磨损的现象。冲蚀磨损量与磨粒冲击角存在一定关系。当冲击角<45°时,磨削是磨损主因;当冲击角>45°时,由磨粒冲击引起材料表面的变形和表面凹坑是磨损的主要原因。

一般实验条件如下:

实验尺寸:60mmx50mmx5mm,涂层厚度≥0.6mm;喷砂枪:喷射式;喷嘴孔径:10mm;喷砂空气压力:0.54Mpa;喷砂角度:30°;喷砂距离:100mm;喷砂时间:1min;喷砂质量:10kg。

04 疲劳磨损

疲劳磨损实验在标准试验机上进行。两个相互滚动或兼有滑动的摩擦表面在循环变化的接触应力作用下,由于材料的疲劳剥落而形成凹坑,成为疲劳磨损或表面接触疲劳磨损。保证良好的油润滑,以减少材料表面凹坑的恶性发展而时效。

05 耐磨性的判断标准

尚没有统一的标准,常有三种方法:

  • 磨损量,包括长度磨损量、体积磨损量和质量磨损量。
  • 磨损率,是指单位时间或单位磨损距离的磨损量。冲蚀磨损中常用。
  • 耐磨性,实际工作中采用相对耐磨性来判断耐磨。相对耐磨是指,采用某种材料做标准试样,即:
    相对耐磨性=参考试样磨损量/实验材料磨损量

06 超过允许磨损量出现的情况

摩擦副超过允许磨损量,就是完成规定功能的能力丧失或下降。参考《现代表面工程技术 李振声 杨明安》

项目 出现情况 举例
摩擦副 承载能力下降
旋转运动能力下降
运动学功能破坏
扭矩传递不足
振动或冲击负载出现
密封件的密封效果下降
滑动轴承
齿轮副
联杆
离合器、联轴节
支座
径向轴承封圈
机械或设备 加工精度下降
燃油或润滑油消耗量增加
摩擦功耗上升
工作效率下降
机床
内燃机
各类机械
工作机构
摩擦副 允许磨损量h/mm 规定条件
滑动轴承 0.1-1 自润滑,滑动速度v=0.01-0.6m/s
径向轴承 0.05-0.45 自润滑塑料轴承,用于联杆
滚动轴承 0.3-0.4(允许间隙) 线磨损速率h=0.0043-0.0142mm/1000h
齿轮副 0.1-0.3m(m为齿轮模数)
几种摩擦副的允许磨损量
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