橡塑滑動摩擦磨損試驗儀基本概念與理論

國家標準(GBT3960-2016)曾對摩擦學給出的定義為：關(guān)于作相對運動的相互作用表面的理論與實踐的一門科學技術(shù)。也就是說，摩擦學是研究物體相互作用表面間的摩擦、磨損、潤滑的一門科學技術(shù)。所謂“相互作用",首先是指力的傳遞。此外還包括物理的、化學的、材料等各個層次的相互作用。摩擦是客觀存在的現(xiàn)象，理論上不可消除，人們力圖有效利用和控制這種現(xiàn)象；材料經(jīng)摩擦而磨損是一個必然的結(jié)果，而潤滑科學技術(shù)則是減輕摩擦，降低磨損的一種有效手段。

摩擦及磨損并非材料本身內(nèi)在的性能，而是在某種特定情況下，受許多因數(shù)影響的一種系統(tǒng)特性。其定量表征即摩擦因數(shù)和磨損速率的測定，受制約于下列基本因素。

(1)摩擦學系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)",即組成摩擦學系統(tǒng)材料的成分及其相關(guān)性質(zhì)。

(2)工況條件，即發(fā)生摩擦時的情況，它包括載荷(或應力)情況，運動(學)情況，溫度及時間等。

(3)摩擦學系統(tǒng)中各組分間發(fā)生的相互作用情況。

摩擦學系統(tǒng)及其主要影響作用因素在圖5-1作了比較完整地描述。摩擦學的內(nèi)含非常豐富，涉及范圍極為寬廣，名詞術(shù)語的統(tǒng)一就很重要，可參見有關(guān)文獻。這里僅就其中兩個最重要的進行討論。

(1)摩擦是指兩個相互接觸的物體在外力作用下發(fā)生相對運動(或具有相對運動趨勢，靜摩擦)時，在其界面上存在的切向阻抗現(xiàn)象。

(2)磨損是指伴隨摩擦過程導致的兩個相互接觸的物體之間接觸表面上材料

的損耗。

下面將分別對摩擦與磨損進行說明。

摩擦的類別

(1)根據(jù)接觸界面上的潤滑狀況，將摩擦通常分為干摩擦、流體摩擦、邊界摩

擦三種。

①干摩擦，即摩擦界面上沒有任何外加的潤滑物質(zhì)的摩擦，是指無潤滑狀態(tài)下的摩擦，即當接觸界面不存在任何第三者介質(zhì)(如油、氧、水分子等)時的摩擦。這種理想狀態(tài)實際上下并不存在，人們通常是把大氣環(huán)境下的無潤滑摩擦當作干摩擦。

②流體摩擦，通常與干摩擦相對照，當相對運動的兩物體界面被流體(氣體或液體)隔開時的摩擦。

③邊界摩擦是指摩擦界面有一層極薄的潤滑膜(厚度約為0.01μm以下)時的摩擦。

另外，有人將干摩擦中專門分出一類稱為物理干摩擦，指兩相對滑動表面上都沒有其他介質(zhì)的摩擦；這時，兩表面都是純凈表面；在這種狀態(tài)下，固體表面的物理、化學性質(zhì)直接起作用，是最基本的一種摩擦，許多研究都以這類摩擦為對象，提出的摩擦模型與機理是以此為根據(jù)的。其他一些兩可的摩擦形式如半干摩擦、半液體摩擦等在這里不再詳述。

(2)按運動狀態(tài)摩擦可以分為動摩擦和靜摩擦。動摩擦是指發(fā)生宏觀相對運動的摩擦；而靜摩擦是指當一個物體沿著另一物體表面有相對運動趨勢時的摩擦。通常動摩擦應用較多，而靜摩擦有時候也很重要。

其中動摩擦又可分為滑動摩擦和滾動摩擦。物體接觸表面相對滑動時的摩擦為滑動摩擦；而滾動摩擦是指物體沿接觸表面滾動時的摩擦。

(3)按摩擦發(fā)生的部位摩擦可以分為外摩擦和內(nèi)摩擦。

由于動摩擦過程的重要性，本書主要討論高分子材料的動摩擦行為。