- 塑料滑动摩擦磨损试验机对式样的要求
- 点击次数:34 更新时间:2025-08-18
塑料滑动摩擦磨损试验机对材料(试样)的要求比较严格,以确保测试结果的准确性、可重复性和可比性。这些要求主要涉及以下几个方面:
1.尺寸与形状:
符合夹具要求:这是最基本的要求。试样必须能够牢固、稳定地安装在试验机的固定夹具和运动夹具(或对磨件)中,不能松动、晃动或倾斜。常见的试样形状包括:
圆盘状:常用于旋转式摩擦磨损试验机(如销盘式、环块式)。有严格的直径和厚度要求。
方块状/板状:常用于往复式摩擦磨损试验机(如球盘式、针盘式、块环式)。有严格的长、宽、高要求。
圆柱状(销状):常作为对磨件(如销盘式),或作为试样本身(如某些特定测试)。
尺寸精度:尺寸必须精确加工,公差通常很小(例如±0.02mm或更小)。尺寸偏差会影响接触压力、接触面积和装夹稳定性。
标准化:很多测试遵循国际标准(如ASTMG99,ASTMG133,ISO7148等)或行业标准,这些标准对试样尺寸有明确规定。必须严格按照所选标准或设备制造商的要求加工试样。
2.表面状态:
表面粗糙度:这是极其关键的因素。
初始状态一致性:为了获得可比较的结果,所有待比较的试样(以及不同批次的同种材料)的测试表面应具有相同且可控的初始表面粗糙度。通常需要经过精磨或抛光处理。
典型要求:对于大多数精密摩擦磨损测试,测试表面的算术平均粗糙度要求达到Ra≤0.8μm(有时甚至要求≤0.4μm或更低),以减少初始粗糙度对摩擦系数和磨损机制(如犁沟效应)的干扰。
特殊情况:如果研究目的就是考察原始加工表面(如注塑表面)的摩擦磨损性能,则需保持其原始状态,但必须在报告中明确说明。
表面平整度/平行度:
测试表面平整度:测试面应尽可能平整,避免局部凸起或凹陷,否则会导致接触压力分布不均,影响磨损结果。
上下表面平行度:对于板状或盘状试样,其两个相对主表面(通常是测试面和装夹面)应保持良好平行度(例如公差在0.02mm/m以内)。平行度差会导致装夹应力不均或测试过程中接触状态不稳定。
清洁度:测试表面必须清洁、干燥、无油污、无灰尘、无脱模剂残留或其他污染物。污染物会显著改变摩擦系数和磨损行为。通常使用无水乙醇、丙酮等挥发性溶剂清洗,并用干净的气体(如压缩空气、氮气)吹干。
3.厚度/高度:
足够厚度:试样需要有足够的厚度(或高度),以确保在测试过程中:
有足够的刚性,避免发生明显的弯曲或振动。
能承受装夹力而不变形。
磨损深度测量时,磨损量相对于厚度足够小(通常要求磨损深度小于试样厚度的10%),以避免基体效应或试样整体刚度变化对结果的影响。
厚度均匀性:厚度应在整个测试区域内保持均匀。
4.材料特性:
均匀性:试样材质应尽可能均匀。对于复合材料或填充塑料,填料/增强相的分布应均匀,避免局部区域性能差异过大导致磨损结果异常。
内部缺陷:应避免气泡、空洞、杂质、未熔融颗粒等内部缺陷,尤其是在测试表面附近,这些缺陷会成为磨损的起源点或加速磨损。
各向异性:对于具有各向异性的材料(如纤维增强塑料、某些挤出或注塑件),试样的取向(测试面相对于材料流动方向或纤维方向)必须明确标注并在报告中说明,因为摩擦磨损性能可能随方向变化。测试标准有时会规定特定取向。
状态:材料的状态应明确且一致。例如:
吸湿性塑料:如尼龙,其含水量对摩擦磨损性能影响很大。测试前需要按照标准进行状态调节(如特定温湿度下的平衡)。
结晶度/热处理状态:对于受加工历史影响的材料,状态应保持一致。
残余应力:加工过程中产生的残余应力应尽量消除(如退火),或保持一致,并在报告中说明。
5.与测试目的的适配性:
虽然标准试样但有时为了模拟实际工况,可能需要定制特殊形状的试样(如齿轮齿形、轴承滚道截面等)。这时需要确保定制试样在试验机上能可靠装夹,接触几何和运动方式能合理模拟实际工况。
总结关键点:
严格遵循标准/手册:首要任务是查阅并严格遵守所依据的测试标准(如ASTM,ISO,GB等)或试验机操作手册中对试样的具体要求。
尺寸精确,匹配夹具。
表面光滑洁净:初始表面粗糙度需低且一致,表面平整、清洁无污染。
厚度足够且均匀。
材质均匀一致:无缺陷,明确材料状态(湿度、取向、应力等)。
装夹稳固可靠:确保测试过程中无松动、振动或偏斜。
不符合要求的后果:
数据离散大:重复性差,无法进行有效比较。
结果失真:摩擦系数异常偏高或偏低,磨损量不反映材料真实性能(如因表面粗糙导致犁沟主导磨损)。
测试失败:试样装夹不稳飞出、提前断裂、过度变形。
损坏设备:装夹失效可能导致设备部件损坏。
因此,在准备用于塑料滑动摩擦磨损试验的试样时,精密加工、严格控制和详细记录试样的各项参数至关重要。
常见塑料摩擦磨损试验标准
ASTMG99销盘式试验机盘状试样:直径通常≥50mm,厚度≥5mm;销状试样:直径通常26mm,长度≥10mm
ASTMG133线性往复式试验机方块/板状试样:尺寸约10x10x3mm至25x25x10mm,具体依设备而定
ISO7148多种类型试验机根据具体试验方法选择试样类型和尺寸,如盘状、板状或环状试样
ASTMD3702止推垫圈式试验机环形试样:外径通常≥35mm,内径≥15mm,厚度≥3mm
GB/T3960国产摩擦磨损试验机通常使用圆盘状试样:直径约4050mm,厚度≥5mm
在准备试样时,务必参考具体试验方法标准中规定的详细尺寸要求。