第四章-摩擦磨损试验及测试技术

摩擦磨损实验报告一、引言摩擦磨损实验是工程领域中常见的一种实验方法，通过模拟材料或器件表面的微观接触，研究摩擦过程中的磨损特性和机理。

本实验报告旨在对摩擦磨损实验的目的、原理、实验装置和结果进行全面、详细、完整且深入地探讨。

二、目的本实验的目的是通过设计和进行摩擦磨损实验，探究不同材料在不同工况下的磨损特性及其机理，为工程设计和材料选择提供理论依据。

三、原理摩擦磨损实验的原理基于摩擦学和材料科学的知识。

在实验中，通过施加一定的载荷和运动速度，使两个试样或试样与摩擦片之间发生摩擦接触。

在摩擦接触过程中，表面微观起伏、化学反应和热效应等因素共同作用，导致材料表面的磨损和形貌变化。

摩擦磨损实验可分为干摩擦和润滑摩擦两种情况。

在干摩擦实验中，试样之间没有润滑剂的存在，摩擦过程可能引起大量的磨粒生成和表面热量积累，导致试样表面的磨损。

而润滑摩擦实验则通过添加润滑剂，减少试样间的摩擦热和磨损程度。

四、实验装置进行摩擦磨损实验需要一套实验装置，包括：1.摩擦磨损试验机：用于施加载荷和控制运动速度，一般具有高精度和可控性能。

2.试样和摩擦片：选择不同材料的试样和摩擦片，根据实验需求确定形状、尺寸和表面处理方式。

3.测量仪器：包括摩擦力传感器、位移传感器、温度传感器等，用于实时监测试样的摩擦力、位移和温度等参数。

4.润滑剂：用于润滑摩擦接触表面，减少磨损程度和摩擦热。

五、实验过程本次实验的具体过程如下：1.准备试样和摩擦片：根据实验要求选择不同材料的试样和摩擦片，进行尺寸加工和表面处理。

2.调节实验参数：根据实验设计，设置载荷大小、运动速度和实验时间等参数。

3.安装试样和摩擦片：将试样和摩擦片固定在实验装置上，确保摩擦接触表面平整、清洁。

4.启动实验：运行实验装置，开始施加载荷和控制运动速度，记录实验过程中的数据和现象。

5.停止实验：根据实验时间或实验目标要求，停止实验运行，取下试样和摩擦片进行观察和分析。

6.数据处理：根据实验结果，进行数据处理和曲线拟合，得到摩擦力、位移和温度等参数的变化趋势。

室温干滑动摩擦磨损试验
一、试验目的
利用逐步增加的贴合压力和滑动距离,模拟两种不同表面材料在干滑状态下的磨损情况,获得两种材料在不同条件下的磨损规律。

二、试验原理
利用球杆料与平面材料的干滑动接触,随着重复滑动,两材料间会产生微粒磨损。

将试件固定在试验机上,球杆以规定频率和压力作往复滑动,在不同层数下记录压痕深度,进而了解两材料在不同条件下的磨损程度。

三、试验装置
主要由材料配对的试件、以及实施往复滑动的引擎驱动试验机组成。

试验机能够实时记录并控制压力和滑行距离,保证试验条件的重复性。

四、试验过程
1. 将平面材料固定在底座上,球杆材料置于其上;
2. 设置不同的初始压力和滑行距离;
3. 启动试验机,进行规定次数的往复滑动;
4. 测量每次滑行后球杆处和平面处的压痕深度。

五、结果分析
通过试验得到不同条件下两种材料的磨损深度数值,绘制曲线找出两者的磨损规律,为后续结构材料的选择提供参考。

实验四摩擦学基础实验（1学时）一.实验目的1•通过实验了解不同材料配副摩擦系数的变化及磨损量的不同。

2.掌握摩擦学实验的基本方法及有关仪器设备的使用方法。

二.实验原理1•概述摩擦表面上的物质，由于表面相对运动而不断损失的现象称磨损。

在一般正常工作状态下，磨损可分三个阶段：（1）.跑合（磨合）阶段：轻微的磨损，跑合是为正常运行创造条件。

（2）.稳定磨损阶段：磨损更轻微，磨损率低而稳定。

（3）•剧烈磨损阶段：磨损速度急剧增长，零件精度丧失，发生噪音和振动，摩擦温度迅速升高，说明零件即将失效。

（如图4.1）S跑合摩擦行程（时间〉图4.1磨损三个阶段的示总图机件磨损是无法避免的。

但是如何缩短跑合期、延长稳定磨损阶段和推迟剧烈磨损的到來，是研究者致力的方向。

伯韦尔（Bunvell）根据磨损机理的不同，把粘着磨损，磨粒磨损、腐蚀磨损和表面疲劳磨损列为磨损的主要类型，而把表面侵蚀，冲蚀等列为次要类型。

这些不同类型的磨损，可以单独发生，相继发生或同时发生（称为复合磨损形式）。

2磨损的检测与评定研究磨损要通过各种摩擦磨损试验设备，检测摩擦过程中的摩擦系数及磨损量（或磨损率）。

摩擦过程中从表面上脱落下来的材料（磨屑），记录了磨损的发展历程，反映了磨损机理，描述了表面磨损的程度。

发生磨损后的表面，同样有着磨损机理、磨损严重程度及其发展过程的记载。

因此研究磨屑和磨损后表面上的信息是研究磨损的重要一环。

2.1摩擦磨损试验机磨损试验的目的在于研究各种因素对摩擦磨损的影响，从而合理地选择配对材料，采用有效措施降低摩擦、磨损，正确设计摩擦副的结构尺寸及冷却设施等等。

摩擦磨损试验大体上可分为实验室试验，模拟试验或台架试验，以及使用试验或全尺寸试验三个层次，各层次试验设备的要求各不相同。

（1）实验室评价设备实验室设备主要用于摩擦磨损的基础研究，研究工作参数（载荷、速度等）对摩擦磨损的影响。

可以得到单一参量变化与摩擦磨损过程之间的关系。

实验序号： 6 实验项目名称：H13钢摩擦磨损实验铜润滑载荷757575100100100125转速100200300100200100100摩擦系数x12345678910平均数H13钢温度300°C载荷100125转速100100摩擦系数x12345678910平均数五、分析与讨论100倍下的摩擦面400倍下的摩擦面磨损形式有磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损、微动磨损、气蚀等。

然而在实际运转条件下往往不止出现一种磨损形式。

与其他实验相比，磨损试验受载荷、速度、温度、周围介质、表面粗糙度、润滑和偶合材料等因素的影响更大。

试验条件应尽可能与实际条件一致，才能保证实验结果的可靠性。

综合所有情况分析：当转速一定时，增加外载荷，所测的摩擦系数增加。

当外载荷不变，增加转速时，所测的摩擦系数减小。

但在涂润滑剂的情况下，摩擦系数普遍减小。

一般来说，金属材料摩擦在大气中干摩擦时。

轻载下，摩擦系数随载荷的增加而增加，因为载荷增加将氧化膜挤破，导致与金属直接接触。

不少的实验也证明，通常金属在滑动中，摩擦系数随载荷的增加而减小。

这是因为真实接触面积的增加不如载荷增加得快。

因此载荷的影响需要根据研究对象的实际工况来分析。

一般情况下，摩擦系数随着滑动速度的增加而升高，超过一极大值后，又随滑动速度的增加而减少。

当速度增加时，摩擦系数通过一个最大值，当压力增大时，该最大值对应于较小的速度值。

滑动速度对摩擦系数的影响，主要是摩擦引起温度的变化所致，滑动速度引起的发热和温度的变化，改变了摩擦表面层的性质和接触状况。

因而摩擦系数必将随之变化。

摩擦磨损实验实验报告汪骏飞（机自92 学号09011041）一、实验目的1. 摩擦系数和磨损量的测量2. 了解和熟悉表面粗糙度测量仪、电子分析天平、多功能摩擦磨损试验机等实验仪器的基本原理与实验步骤二、实验仪器1. 表面粗糙度测量仪2. 光学显微镜3. 电子分析天平4. 多功能摩擦磨损试验机三、实验内容1. 摩擦系数的读取2. 磨损量的测量3. 磨损前后的表面形貌的显微观察，辨别磨损形式四、实验步骤1. 用丙酮在超声波中清洗钢球和圆盘，然后用脱脂棉球擦拭；最后热风吹干待用2. 将一个清洁钢球安装在球夹具中，并固定于摩擦试验机3. 测试试样的表面粗糙度4. 用双面胶把圆盘固定于摩擦试验机5. 在实验载荷和速度下，开动电动机驱动主轴旋转6. 试验时间达到给定时间时，关掉电动机，卸去载荷取出试样，并清洗试样7. 用光学显微镜测量球上的磨斑直径，显微镜观察圆盘的磨痕宽度和深度，取平均值8. 清理现场9. 撰写实验报告五、实验参数试样：直径9.5mm的钢球；直径30mm，高度5mm的高速工具钢涂层圆盘实验条件：载荷5n或10n；速度0.05m/s；时间：20min；润滑方式：干摩擦实验内容：1. 摩擦系数的读取：（1）静摩擦系数静摩擦系数随着时间慢慢减小，一开始为最大cof=0.004 半径：radius = 8.999mm 速度：velocity = 0 m/s 力： set force = -10 n （2）动摩擦系数的读取：半径：radius = 8.999mm 速度：velocity = 53.05 力：set force = -10n 对12000行数据进行数学计算，发现cof在0.28附近，不妨取cof=0.28 3.磨损量的测算：（1）小钢球磨损直径d=830.27+838.622=834.45um 已知球半径r=9.5mm求线磨损量：h=r? r2?(2=18.36mm 2d磨损体积v=πh2 r?3 =5.02×10?3mm3 h磨损系数：取硅薄膜的维氏硬度为1400hv 由archard磨损公式vh5.02×10?3×1400k===5.85×10?2 由以上数据分析知，钢球与硅薄膜之间的磨损属于严重磨损（2）圆盘圆盘的磨损量图：上图的圆环宽度为0.15176mm，求出磨损体积为0.53132mm 3.磨损前后表面形貌的观察：小钢球： 3 对于圆盘：对两个图像的分析发现，两者均为磨料磨损。

磨损试验实验报告1. 引言本实验旨在通过磨损试验来评估材料在摩擦和磨损条件下的性能表现。

磨损试验是一种常见的评估材料耐磨性能的方法，能够帮助工程师选择适合的材料用于不同的应用场景。

本文将详细介绍实验设计、测试步骤和结果分析。

2. 实验设计2.1 实验目的本实验的目的是评估不同材料的耐磨性能，以帮助决策者选择合适的材料用于特定的摩擦应用。

2.2 实验材料本实验选取了三种材料进行磨损试验。

分别是A材料、B材料和C材料，它们在实际应用中具有广泛的应用。

2.3 实验装置实验采用了标准的磨损试验装置，包括磨头、试样夹具和测试机。

测试机能够产生一定的载荷以模拟实际的工作条件。

2.4 实验参数在本实验中，我们选取了以下几个重要的参数进行测试：•载荷：10N、20N、30N•摩擦速度：500rpm•摩擦时间：30分钟3. 实验步骤3.1 准备工作在进行实验之前，需要准备好实验所需的材料和装置。

确保实验装置处于良好的工作状态，并校准测试机的载荷和速度。

3.2 制备试样根据实验设计，制备所需的试样。

将每种材料切割成相同的尺寸和形状，并确保表面光滑。

试样的数量应足够进行统计分析。

3.3 安装试样将试样夹具安装在测试机上，并确保试样夹具与磨头紧密贴合。

调整载荷和速度到指定的数值。

3.4 进行实验启动测试机，让试样与磨头接触，并进行摩擦磨损。

根据设定的时间和载荷，进行实验。

3.5 结束实验实验结束后，停止测试机的运行，并取下试样。

清洁试样并记录观察到的磨损情况。

4. 结果分析4.1 磨损量测量使用光学显微镜或扫描电子显微镜对试样的磨损情况进行观察和测量。

记录每个试样的磨损量，并进行统计分析。

4.2 磨损性能评估根据实验结果，评估每种材料的磨损性能。

比较不同材料之间的磨损量差异，并分析可能的原因。

4.3 结果讨论根据实验结果和分析，讨论不同材料在不同载荷和速度条件下的磨损性能。

探讨材料的优缺点，并给出适用于特定应用的建议。

摩擦磨损测试及考核评价方式一、磨损1.1磨损定义磨损是指摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。

表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用：(1)机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形；（2）化学作用使摩擦表面发生性状改变；热作用是摩擦表面发生形状改变。

典型的磨损曲线通常由三部分组成，如图1.1所示。

磨损量图1.1 磨损曲线示意图磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。

发生在初始运动阶段，由于表面存在粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨损速度较快。

稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳定状态磨损率保持不变。

稳定磨损阶段标志磨损条件保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的工作过程。

剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量急剧增大。

该阶段内零件精度降低、间隙增大，温度升高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零部件完全失效。

1.2磨损种类按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。

（1）粘着磨损当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损称为粘着磨损。

粘着磨损再细分还有轻微磨损、涂抹、擦伤、划伤和咬死五种。

图1.1 粘着磨损机理（2）磨料磨损外来的硬料介质进入摩擦副，或摩擦副一个表面比另一个表面硬，在较硬表面上存在的微凸体，在摩擦过程中对较软表面犁沟或拉槽，引起表面材料的脱落，这种现象叫做磨料磨损。

磨料磨损是一种最常见的磨损，按照磨损机理还可细分为微观切削、挤压剥落和疲劳破坏三小类。

图1.2 二体/三体磨粒磨损机理（3）化学磨损化学磨损是在摩擦促进作用下，摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学作用，造成表面材料损失的过程。

分为氧化磨损与特殊介质腐蚀磨损两类。

图1.3 化学磨损机理（4）疲劳磨损摩擦接触表面在交变接触压应力作用下，材料表面因疲劳损伤而引起表面脱落的现象。

机械磨损测试方法及机理研究机械磨损是一种常见而且普遍存在的现象，广泛应用于各行各业。

随着人们对机械性能的要求不断提高，磨损测试方法及机理的研究变得尤为重要。

一、磨损测试方法的研究磨损测试方法是研究机械磨损的基础，目前常用的磨损测试方法包括摩擦磨损测试、磨粒磨损测试和腐蚀磨损测试等。

1. 摩擦磨损测试摩擦磨损测试是研究机械材料在接触状况下的磨损性能的一种方法。

常见的摩擦试验设备有球盘试验机、滑动磨损试验机等。

通过在试验中改变试样的材料、润滑条件和负载等参数，可以评估不同条件下的磨损性能。

2. 磨粒磨损测试磨粒磨损测试是研究机械材料在含有磨粒介质作用下的磨损性能的方法。

通过加入不同尺寸和浓度的磨粒，可以模拟实际工况中的磨损过程。

常用的磨粒试验设备有流态床试验机、喷砂试验机等。

通过磨损量和试验参数的关系，可以推导出材料的磨损机理。

3. 腐蚀磨损测试腐蚀磨损测试是研究机械材料在腐蚀介质中的磨损性能的方法。

腐蚀磨损常发生在海洋设备、化工设备等工作环境恶劣的场合。

常用的腐蚀磨损试验设备有动态腐蚀磨损试验机、悬浮微粒腐蚀试验机等。

通过改变腐蚀介质的成分和浓度等条件，可以评估材料在不同腐蚀环境下的磨损性能。

二、磨损机理的研究磨损机理是研究机械磨损的核心内容，通过深入探究磨损机理，可以揭示材料的磨损行为和退化规律。

目前，常见的磨损机理研究包括磨料磨损机理、润滑磨损机理和微动磨损机理等。

1. 磨料磨损机理磨料磨损机理是研究机械材料在磨粒介质中的磨损行为的一种机制。

磨粒在与材料接触时产生高应力，使材料表面产生塑性变形、微裂纹和断裂等现象。

这些现象导致材料表面的原子或分子向外迁移，引起表面的金属层剥离或基体的磨损。

2. 润滑磨损机理润滑磨损机理是研究机械材料在不同润滑条件下的磨损行为的一种机制。

润滑剂可以改善机械接触表面的光滑程度，减少表面接触形变和摩擦力。

同时，润滑剂还可以在机械接触表面形成保护膜，减少金属表面的直接接触。

摩擦磨损试验当前认为研究机器零件的摩擦和磨损是最迫切的任务，因为大多数机器及其零件均由与磨损而损坏。

同时，摩擦过程消耗世界上（1/2~1/3）的能量。

因此，研究和测定摩擦副材料的性能参数，以便减少其摩擦与磨损，对于节约能源，降低材料消耗，提高机械零件的使用寿命，具有十分重要的意义。

一、实验目的1.掌握摩擦磨损测试技术；2.了解摩擦磨损试验机的工作原理和使用方法；3.了解在不同工作运转变量下摩擦系数的变化规律；4.了解减小摩擦的途径；5.培养对实验数据的分析和处理能力；6.初步了解影响摩擦磨损过程的参数。

二、设备和工具摩擦磨损试验用M —200型磨损试验机，如图1所示。

其传动原理图如图19-2所示。

M —200型磨损试验机的结构简述如下。

图1 M—200型磨损试验机1、上、下试样轴的运转：双速电动机通过三角皮带、齿轮带动下试样轴，使下试样轴以200m⋅（或pr⋅400mr⋅⋅p r⋅p⋅）的速度转动；通过蜗杆轴，滑动齿轮和齿轮的传递，使上试样轴以180m （或360m⋅）的速度转动。

当上下试样轴都转动，且两试样直径相同时，由于上、r⋅p下试样轴转速不同，除滚动摩擦外，则在试样间常有10%的滑动率，使试样间常有滑动摩擦，改变试样直径，即可使这种滑率增大或减小。

如要提高滑动速度，将滑动齿轮移至右端与反向齿轮啮合，使上试样轴反向旋转即可。

为了防止实验时螺帽松动，因此下式样轴上的螺丝是左旋的，而上试样轴上的螺纹则是右旋。

2、上试样轴的固定：当做滑动摩擦试验时，为使上试样轴不动，应将滑动齿轮移至中间位置，齿轮必须用钳子固定在摇摆头上。

图2试验机传动原理图3、两试样间压力负荷的调整：试验时，两试样间的压力负荷在弹簧的作用下获得，负荷的增大或减小，可用螺帽进行调整；负荷的数值从标尺上即可读出。

弹簧有两种：软弹簧产生0~30Kg负荷，刻度尺为1Kg/格。

硬弹簧产生30~200Kg负荷，刻度尺为5Kg/格，可根据负荷的范围选用，不同的负荷范围必须选用相应范围的标尺（刻度在标尺的正反两面）。

典型黑色金属磨损性能测试实验史秋月实验学时实验分组实验性质实验要求所属课程2h 班人数/4 综合性必做材料性能学一、实验目的1.了解M-2000型摩擦磨损试验机的结构，及材料进行耐磨性测试的意义；2.掌握滑动摩擦、滚动摩擦及其在不同条件下（干式、湿式、磨粒等）的实验方法；3.掌握摩擦磨损性能指标的评估方法；4.了解典型黑色金属灰铁和球铁在滑动摩擦条件下（干式）的耐磨情况。

二、实验设备M-2000型摩擦磨损试验机，如图2-1图2-1三、实验材料1.灰铁滑动摩擦试样一对，试样尺寸如附图（a）2.球铁滑动摩擦试样一对，试样尺寸如附图（a）四.实验原理与方法将试样分别装在上下试样轴上，接通电源，双速电动机○1通过三角皮带○3齿12使下试样轴以200转/分（或400转/分）的速度转动；通过轮○4带动下试样轴○48的传递。

使上试样轴○14以180转/分（或360转/47和齿轮○蜗杆轴○44，滑动齿轮○分）的速度转动。

当做滑动摩擦试验时，为使上试样轴不转动，应将滑动齿轮○47移至中间位置，齿轮○48必须用销子○22固定在摇摆头○46上。

试验时，两试样间的压力负荷在弹簧○19的作用下获得（弹簧中间是一重力传感器），负荷的增大或减少21上即可读出。

也可将复合传感器接入可用螺帽○25进行调整；负荷的数值从标尺○电脑，从显示屏上读出，本实验载荷直接从显示屏上读出。

试验的终止条件可由时间或总转速控制。

试验结束之后根据不同的方法评估材料的耐磨情况。

五、实验内容将加工好的滑动摩擦试样装在实验机上，在给定的条件下（干式、滑动摩擦、压力：200N、时间60min）进行试验，试验结束后将试样取下，评估耐磨性能。

根据所选取磨损试验方法的不同以及材料本质的差异，可以选择不同的耐磨性能评定方法，以期获得精确的试验数据，现简单例举下述几种方法以供参考。

1、称重法：采用试样在试验前后重量之差，本表示耐磨性能的方法，由于两试样之间的摩擦所引起的磨损量，可以采用精度达万分之一的分析天平称量出试样试验前后重量之差非凡获得。