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摩擦磨损试验机如何测量

发布时间:2021-08-27

  摩擦磨损试验机如何测量

  济南试金磨擦磨损实验机通用的丈量方式要求比较严格,针对丈量的需求还需大家详细的掌握。

  1、磨擦力及磨擦系数

  磨擦系数大小是表示磨擦材料系统特性的主要参数之1,为静磨擦系数μs和动磨擦系数μ。

  在给出某种材料的磨擦系数时,必须注明该数值的实验条件和所用的测试装备,由于不同的实验条件和不同测试装备所测定的磨擦系数大小是不1样的。

  磨擦磨损实验机经常使用的丈量磨擦力或磨擦力矩的方法有机械法和电测法。

  1.1机械法:有杠杆法和弹簧法两种。杠杆法就是用杠杆加砝码来平衡磨擦进程中所产生的磨擦力矩,根据杠杆原理来计算出磨擦力或磨擦力矩(MRH⑸A梯姆肯实验机即采取该方法)。弹簧法是用弹簧直接或间接地拉住磨擦副1方,然后根据弹簧的弹性变形力求出磨擦力。

  1.2电测法:把压力传感器附加在测力元件上,将磨擦力或磨擦力矩转换成电量(电信号),输入到丈量和记录仪上,自动记录下磨擦进程中磨擦系数的变化。目前测定动磨擦系数大多采取此法。

  2、磨损量参数

  磨损量是评定磨擦材料的耐磨性,控制产品质量和研究磨擦磨损机理的1个重要指标。磨损量丈量方法有两类,即间接测法和直接测定法。间接测定法只能肯定各个磨擦表面磨损量的总值,而不能肯定磨损量在磨擦表面的散布情况和由于磨损酿成的零件尺寸的变化。直接测定法是专门测定某1工作表面的磨损量的方法,它能测出磨擦表面尺寸的变化和磨损量在磨擦表面的散布情况。各类方法都有自己的特点,不能相互代替而只能相互补充。

  2.1测长法

  测长法是根据磨擦表面法向尺寸在实验前后的变化来肯定磨损量,经常使用丈量长度仪器如千分尺、千分表、测长仪、万能工具显微镜、丈量显微镜等。为了便于丈量,常常在磨擦表面上人为作出丈量基准,然后以此丈量基准来量度磨擦表面的尺寸。丈量基准根据试件形状和尺寸,在不影响实验结果的条件下设置,其情势有:

  2.1.2台阶式:在磨擦表面边沿上专门加工1个台阶表面作为丈量基准。

  2.1.3切槽式:在磨擦表面上专门加工1条凹槽作为丈量基准。

  2.1.4压印式:利用硬度计压头,在试样表面上压下凹痕,丈量压痕尺寸在实验前后变化计算磨损量。

  切槽式和压印式测定磨擦表面局部磨损较为方便,也有益于丈量磨擦表面的磨损散布情况,但由于要局部破坏试件的表层,对研究磨擦磨损进程中表层组织结构变化不利,而且只适用于测定试件表面光洁度较高,磨损量又不大等情况。

  2.2测重法

  零件在实验或使用进程中,由于磨损的结果都会产生重量和尺寸的变化,称重法就是根据试样在实验前后的重量变化,用精密分析天平称量来肯定磨损量。依照称重精度选用天平精度,1般经常使用万分之1克。这类方法简单,采取最普遍。

  若试样在磨擦进程中其磨擦表层产生了较大的塑性变形时,试样尺寸虽然变化了,但是重量损失不大,则丈量磨损量误差增大,就不能采取此法。它适用于小试件和在磨擦进程中不产生较大塑性变形的材料。

  2.3金相分析法

  视察磨擦表面在磨损前后的金相显微组织的变化,分析其变化规律来判断磨损程度。可采取电子显微镜和光学显微镜来观测,这类方法特别适合研究腐蚀磨损和疲劳磨损。

  2.4润滑油分析法

  分析润滑油中含铁量当磨擦表面不断地供给润滑油时,磨损产物便被润滑油带走,并悬浮于润滑油中。明显润滑油的含铁量与零件的磨损程度有关。若能肯定润滑油中的含铁量,便可估计零件的磨损程度。首先从润滑油中提取试样,将取出的润滑油烧成灰烬再进行化学分析或光谱分析,以肯定试样中的含铁量。在不同的间隔时间所取试样的含铁量差值,即表示零件的磨损率。分析润滑油中含铁量的方法,仅能肯定零件的磨损率,而不能肯定零件的绝对磨损量,也不能肯定零件磨损的分配情况。但此法对进行对照性实验是很有益的。在发动机实验时,经常使用此法来评价发动机主要零件的磨损率,和某些因素对零件磨损的影响。

  3、磨损微粒分析

  对磨损产物――微粒的成份和形态的分析,不但是研究磨损机理的主要方法之1,而且是工程上磨损预测和预报的重要手段。

  3.1光谱分析法 --- 利用光谱学原理来肯定物资的结构和化学成份。

  1般条件下,物资的原子是处于稳定状态,若用光子能量来激起物资的原子,使其原子得到1定的能量,从基体跃到较高的能级,由于激起的原子是不稳定的,在10-8秒内便要向基态转化而跃到较低的能级,过剩的能量则以光的情势释放出来而产生光谱。光谱分析法就是利用物资原子在1定条件下能发射具有特点的光谱的这1特性进行的。由于每种元素都有各自的特点光谱线,这样测定其物资所发射的光谱,便能定性地肯定其中所含的化学成份。由于每种元素所发射特点光谱线的强度,都与它在物资中的含量有关,所以可通过对光谱强度的比较,肯定物资中各元素含量的多少。光谱分析法具有极高的灵敏度和准确度,且分析速度快,能对运转时的机器零件的磨损状态进行检测,预报机械装备的磨损状态。

  用光谱分析时,1般从机器装备中抽出带有磨损磨粒的润滑油,分析其磨损磨粒的金属种类及其含量的变化,从而了解其磨损情况。

  光谱分析有原子发射光谱分析法和原子吸收光谱分析法两种。

  3.1.1原子发射光谱(AES)分析法

  磨损磨粒在高温状态用带电粒子撞(1般用电火花),使发射出代表各元素特点的各种波长的辐射线,并采取1个适当的分光仪分离出所要求的辐射线,通过把所测的辐射线与事前准备的校准器相比较来肯定磨损磨粒的种类和含量。

  3.1.2原子吸收光谱(AAS)分析法

  采取具有波长连续散布的光透过磨损磨粒,某些波长的光被磨粒吸收而构成吸收光谱。在1般情况下,物资吸收光谱的波长与该物资发射光谱波长相等,一样可以肯定金属的种类和含量。由于发射光谱1般必须在高温下取得,而高温下的份子或晶体常常易于分解,因此原子吸收光谱分析法还适合用于研究金属的结构。

  ?3.2铁谱分析法

  铁谱分析是1种从润滑油试样中分离和分析磨损微粒和碎片的技术。它借助于各种光学或电子显微镜等检测和分析,方便地肯定磨损微粒或碎片的形状、尺寸、数量和材料成份,从而辨别零件表面磨损类型和程度。采取铁谱仪分离磨损微粒制成铁谱片。铁谱仪由3部份组成,即:抽取润滑剂试样的泵;使磨损微粒磁化沉积的强磁铁;构成铁谱的透明底片。润滑剂试样沿倾斜的底片向下流时,遭到1连续不断增高的磁场力的作用,磨损微粒就被磁化。磁性引力与微粒的体积成正比。因此大微粒首先沉积,而细微粒则随着在较远距离沉积,即大微粒在入口端沉积,细微粒在后端沉积,沿着斜面不断增高的磁场力的作用下,对足够磁性的材料,在60毫米长的底片上的沉积率达100%,这样,最后使微粒依照其大小次序全部均匀地沉积在底片上。通常抽取约2毫升的试样在底片上,用清洗液冲洗底片上残余油液,最后用固定液使微粒牢固地贴附在底片上便制成铁谱片,以便视察和检测。?

  3.3用铁谱显微镜检测分析

  铁谱显微镜(Ferroscope)又称双色显微镜,它由带铁谱读数器的双色显微镜组成。它不单用来研究微粒,而且可鉴别材料成份,从而肯定磨粒的来源,即判断磨损零件及其具体部位。肯定磨损状态的原理与上述相同,这里只介绍鉴别材料成份。

  沉积在铁谱片上的磨损微粒,除有金属微粒外,还有由于氧化或腐蚀产生的化合物微粒。金属磨损微粒是非透明的,而化合物微料通常是透明或半透明的,因此要用双色显微镜检测。双色显微镜利用1组绿色透射光和1组红色反射光同时照耀到微粒上,不同成份的微粒将显现出不同的色彩。根据色彩和形状就能够肯定磨粒的成份,判断出磨损的具体部位,以便研究磨损机理。

  3.4用扫描电镜检测分析

  视察微小的单个磨损微粒形态和构造的细节,清晰地显出和辨别出片、螺旋状、卷状、曲线状、球状和鳞状等各种形态的磨粒。根据磨粒形貌特点,可肯定相应阶段所产生的磨损类型。

  正常磨擦磨损的微粒,1般呈小片状。切削和磨料磨损的微粒,1般呈螺旋状、卷状和曲线状;这类微粒的集中出现是严重磨损进程的表现,若其数目急剧增多,则表明机器破坏行将开始。高应力引发的表面疲劳磨损的微粒,1般呈鳞状,其形态在3个垂直方向上的尺寸接近相等。氧化磨损(化学磨损或腐蚀)的微粒,1般呈球状。

  3.5用铁谱片加热法检测分析

  3.5.1对铁谱片进行加热处理,根据其回火色彩,可鉴别出各种磨粒的材料和成份。

  3.5.2对铜合金,由于它们独有的黄色和青铜色,不需加热即可辨认;

  3.5.3对如银、镉、铬、铝、镁、钛、锌等非铁磁性材料,加热后其回火色彩没有变化;

  3.5.4对铸铁、镍、奥氏体不锈钢等磁性材料,加热到不同温度,其回火后的色彩有所不同。这类铁谱片加热法检测磨粒材料和成份是1种比较可行和有用的方法。

  对磨损磨粒的分析,铁谱和光谱分析各有所长。铁谱能将磨损磨粒按尺寸列出,并反应出颗粒的形状、磨损的性质,但是进1步定性定量分析有困难。光谱能够区分磨损微粒的元素,并能进行定量分析,但对大于2微米的微粒即失去检测效能,而很多机械的失效,磨损磨粒常常大于2微米。因此,对磨损磨粒的分析,联合使用铁谱和光谱可以相互补充,到达比较完善的检测效果.

  3.6放射性同位素法

  先将试件进行放射性同位素活化,使其是具有放射性,然落后行磨擦实验,根据磨屑的放射性计算或活化件放射性强度降落量或活化件金属转移量,换算出相应的磨损量。

  这类方法丈量精度很高,到达10-5~10-6克,而且可以在不停止机器运转和不拆卸机器的情况下,肯定零件的磨损或单独测定个别零件的磨损,和自动记录零件磨损量的变化,随时得到磨损的丈量结果。这些优点使它愈来愈广泛地利用于各工业领域中研究机器的磨损问题。

  3.7表面形貌分析法

  通过分析和丈量磨损前后表面形貌的变化来分析磨损状态。

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