超高分子量聚乙烯管材性能檢測(cè)之摩擦與磨耗

   超高分子量聚乙烯管材作為一種摩擦件材料，他的優(yōu)點(diǎn)是它具有優(yōu)異的減摩擦耐摩擦性，抗化學(xué)腐蝕性，對(duì)異物的包容性、吸聲吸振性和自潤(rùn)滑性。所以超高分子量聚乙烯的所有制品在機(jī)器、交通運(yùn)輸、化工等領(lǐng)域的摩擦系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用，它可以代替大量的貴重金屬，簡(jiǎn)化加工工序，降低成本，提高勞動(dòng)率，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。在設(shè)計(jì)各種管道之前，必須選擇合適材料，所以對(duì)超高分子量聚乙烯這種塑料的摩擦與磨耗性能必須有所了解。所以必須對(duì)超高分子量聚乙烯管材的摩擦與磨耗性能進(jìn)行測(cè)試，以便為設(shè)計(jì)提供必要的參考數(shù)據(jù)。

   摩擦性能主要是指材料的摩擦系數(shù)，磨耗性能主要是指在摩擦過(guò)程中，材料的表面不斷損失的性能。

      

定義：

 （1）摩擦 當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械作用。按物體之間運(yùn)動(dòng)形式的不同，摩擦可分為滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦及滑動(dòng)和滾動(dòng)同時(shí)存在的摩擦；按運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)的不同，可分為動(dòng)摩擦和靜摩擦；按接觸界面的潤(rùn)滑狀況不同，可分為純靜摩擦、干摩擦、邊界摩擦和濕摩擦等。本文所講的是無(wú)潤(rùn)滑劑的干滑動(dòng)摩擦。

 （2）摩擦力F 阻礙物體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。

 （3）靜摩擦系數(shù)μ 當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體之間具有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其接觸表面上所產(chǎn)生的阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的zui大摩擦力Fmax與接觸表面上的法向力N之比，即：μ=N / Fmax

 （4）磨耗 物體在相互摩擦的過(guò)程中，其接觸表面上的物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱作磨耗或磨損。磨耗通常以下列幾種方式表示：

     物體經(jīng)一定時(shí)間一定距離的摩擦后某些性能的變化，如質(zhì)量、體積、厚度或光散射的變化；

     以達(dá)到規(guī)定磨耗所需的旋轉(zhuǎn)次數(shù)（時(shí)間或距離）N表示；

     在規(guī)定條件下密度相近的材料，以質(zhì)量損失表示，以kg/kr為單位，kr為1000轉(zhuǎn)；

     在測(cè)試不同密度的材料時(shí)，以體積損失表示，以mm³/kr為單位；

     當(dāng)材料表面與旋轉(zhuǎn)輪表面摩擦?xí)r，常在材料表面產(chǎn)生的凹痕，其磨耗常采用磨痕的寬度表示，以mm為單位。

     關(guān)于塑料耐磨管的摩擦系數(shù)μ的測(cè)定，目前，我國(guó)是采用ISO8295-1986《塑料薄膜和片材摩擦系數(shù)的測(cè)定方法》。

     關(guān)于等同磨耗的測(cè)定，磨耗與摩擦是緊密相關(guān)的，是一個(gè)過(guò)程的兩個(gè)方面。摩擦必然導(dǎo)致材料的磨耗。關(guān)于材料的磨耗，我國(guó)已制定了GB5478-85《塑料滾動(dòng)磨損試驗(yàn)方法》和GB3960-88《塑料滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)方法》。ISO制定了ISO9352—1989（E）《塑料—用磨輪測(cè)定耐磨耗性能的方法》，此法與GB5478-85非常相似，都是采用Taber磨耗試驗(yàn)機(jī)，如果從實(shí)際的摩擦看，GB5478-85不能稱作滾動(dòng)磨損，應(yīng)是滾動(dòng)和滑動(dòng)的綜合磨損。

經(jīng)過(guò)相關(guān)的測(cè)定，影響超高分子量聚乙烯管的摩擦、磨耗因素主要有：

（1）溫度

（2）負(fù)荷 在相當(dāng)大負(fù)荷范圍內(nèi)，塑料的摩擦系數(shù)隨負(fù)荷的增大而緩慢下降。

（3）速度 在溫室下，在中、低速度范圍內(nèi)，塑料的摩擦系數(shù)隨速度的增大而增大，但在高速下，單位摩擦隨速度的增加而降低。

（4）配對(duì)材料，同一種超高分子量聚乙烯，因其分子量分布及大小不同（不同），其摩擦系數(shù)有很大的差別。

（5）表面粗糙度 管材制品的接觸表面越粗糙，摩擦系數(shù)越大。

（6）影響超高分子量聚乙烯管材磨耗的因素 一般來(lái)說(shuō)，影響塑料摩擦的因素對(duì)塑料的磨耗都有影響，如溫度、負(fù)荷、速度、對(duì)磨材料表面成型的光潔度等，超高分子量聚乙烯的磨耗隨溫度的升高而增大，隨滑動(dòng)速度的增大而增大，隨對(duì)磨面的光潔度增加而降低。所以不能籠統(tǒng)地說(shuō)超高分子量聚乙烯管材的磨耗是多少，而應(yīng)當(dāng)說(shuō)明與之試樣的表面光潔度、摩擦的狀況等才是準(zhǔn)確的，否則和摩擦系數(shù)一樣，磨耗也是毫無(wú)意義的。