橡塑滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)儀基本概念與理論

國家標(biāo)準(zhǔn)(GBT3960-2016)曾對摩擦學(xué)給出的定義為：關(guān)于作相對運(yùn)動(dòng)的相互作用表面的理論與實(shí)踐的一門科學(xué)技術(shù)。也就是說，摩擦學(xué)是研究物體相互作用表面間的摩擦、磨損、潤滑的一門科學(xué)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(xué)的、材料等各個(gè)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(gè)必然的結(jié)果，而潤滑科學(xué)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(xué)系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)",即組成摩擦學(xué)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(shí)的情況，它包括載荷(或應(yīng)力)情況，運(yùn)動(dòng)(學(xué))情況，溫度及時(shí)間等。

(3)摩擦學(xué)系統(tǒng)中各組分間發(fā)生的相互作用情況。

摩擦學(xué)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(xué)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(xiàn)。這里僅就其中兩個(gè)最重要的進(jìn)行討論。

(1)摩擦是指兩個(gè)相互接觸的物體在外力作用下發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)(或具有相對運(yùn)動(dòng)趨勢，靜摩擦)時(shí)，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(dǎo)致的兩個(gè)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(jìn)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(dāng)接觸界面不存在任何第三者介質(zhì)(如油、氧、水分子等)時(shí)的摩擦。這種理想狀態(tài)實(shí)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(dāng)作干摩擦。

②流體摩擦，通常與干摩擦相對照，當(dāng)相對運(yùn)動(dòng)的兩物體界面被流體(氣體或液體)隔開時(shí)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(shí)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(dòng)表面上都沒有其他介質(zhì)的摩擦；這時(shí)，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(xué)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(jī)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)摩擦可以分為動(dòng)摩擦和靜摩擦。動(dòng)摩擦是指發(fā)生宏觀相對運(yùn)動(dòng)的摩擦；而靜摩擦是指當(dāng)一個(gè)物體沿著另一物體表面有相對運(yùn)動(dòng)趨勢時(shí)的摩擦。通常動(dòng)摩擦應(yīng)用較多，而靜摩擦有時(shí)候也很重要。

其中動(dòng)摩擦又可分為滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。物體接觸表面相對滑動(dòng)時(shí)的摩擦為滑動(dòng)摩擦；而滾動(dòng)摩擦是指物體沿接觸表面滾動(dòng)時(shí)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(dòng)摩擦過程的重要性，本書主要討論高分子材料的動(dòng)摩擦行為。