超高分子量聚乙烯管材性能檢測之摩擦與磨耗

   超高分子量聚乙烯管材作為一種摩擦件材料，他的優(yōu)點是它具有優(yōu)異的減摩擦耐摩擦性，抗化學(xué)腐蝕性，對異物的包容性、吸聲吸振性和自潤滑性。所以超高分子量聚乙烯的所有制品在機器、交通運輸、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，簡化加工工序，降低成本，提高勞動率，延長機器的使用壽命。在設(shè)計各種管道之前，必須選擇合適材料，所以對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。所以必須對超高分子量聚乙烯管材的摩擦與磨耗性能進(jìn)行測試，以便為設(shè)計提供必要的參考數(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程中，材料的表面不斷損失的性能。

      

定義：

 （1）摩擦 當(dāng)兩個相互接觸的物體之間有相對運動或相對運動趨勢時，其接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對運動的機械作用。按物體之間運動形式的不同，摩擦可分為滑動摩擦和滾動摩擦及滑動和滾動同時存在的摩擦；按運動的狀態(tài)的不同，可分為動摩擦和靜摩擦；按接觸界面的潤滑狀況不同，可分為純靜摩擦、干摩擦、邊界摩擦和濕摩擦等。本文所講的是無潤滑劑的干滑動摩擦。

 （2）摩擦力F 阻礙物體之間相對運動或相對運動趨勢的力。

 （3）靜摩擦系數(shù)μ 當(dāng)兩個相互接觸的物體之間具有相對滑動趨勢時，其接觸表面上所產(chǎn)生的阻礙其相對運動的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)；

     在測試不同密度的材料時，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的測定，目前，我國是采用ISO8295-1986《塑料薄膜和片材摩擦系數(shù)的測定方法》。

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

經(jīng)過相關(guān)的測定，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 一般來說，影響塑料摩擦的因素對塑料的磨耗都有影響，如溫度、負(fù)荷、速度、對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，隨滑動速度的增大而增大，隨對磨面的光潔度增加而降低。所以不能籠統(tǒng)地說超高分子量聚乙烯管材的磨耗是多少，而應(yīng)當(dāng)說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，磨耗也是毫無意義的。