SRV4摩擦测试系统在材料研究中的应用

　　1　引　言

　　摩擦磨损现象普遍存在于生产、生活的各个领域,摩擦作为大多数机械中不希望出现的阻力,消耗着大量的能源;而在导致机械材料失效的三种因素中,磨损约占60%。因此,通过合理的试验设备准确认识摩擦、磨损的发生机理对节能、降耗具有非常重要的意义。

　　由德国Optimol公司生产的SRV摩擦测试系统已在汽车、润滑油、材料等研究领域得到了国内外工业、高校和科研等部门的广泛使用和认可。SRV 4是Optimol公司生产的新一代的摩擦测试系统,它集成了在摩擦机制研究和深入分析中所需要的仿真、测试和分析等功能,使复杂的摩擦测试方法得到实现。本文主要介绍SRV 4摩擦测试系统中往复运动模块的组成、测试原理及功能。

　　2　设备组成及测试原理

　　2·1　设备组成

　　SRV 4往复运动模块摩擦测试系统(如图1所示)由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括高低温测试模块、环境控制系统、各种适配器及其它外围设备(油泵、电阻测试器件等),该设备的主要技术指标为:载荷1N~2000N,频率1Hz~511Hz,低温模块-35℃~+290℃,高温模块室温~+900℃,行程0mm~5mm。

　　软件部分可对摩擦测试过程进行控制和监测,读取数据,记录处理测试结果,以及通过数据库的方式存贮和管理数据。其中,该设备所配备的摩擦信号分析系统(FSA)可以建立摩擦力、振幅、滑动速度间的对应关系,有助于分析摩擦学机理。

　　2·2　测试原理

　　首先安装测试样品,按程序预先设置测试条件如频率、负载、行程及温度、气氛等,使上试样在下试样上摆动。样品之间的接触部分可以采用润滑或干摩擦方式。标准的样品接触方式有点、线和面。摩擦力由一个传感器连续测量,摩擦系数按照负载的函数自动计算得出并且全程记录。

　　3　SRV 4设备的应用

　　3·1　摩擦学基础研究

　　该设备可运行一些典型测试,如往复式运动下的球/盘、柱/盘、盘/盘摩擦配副,实现点、线、面接触(如图2所示)。根据真实工况要求,可以在0-90°间调整测量倾斜角度。通过合理的试验条件设计,可以准确认识摩擦、磨损的发生机理。

　　3·2　油脂类润滑材料的研究

　　SRV 4摩擦测试系统可以做大量燃料油、润滑油、润滑脂及离子液等材料的摩擦磨损和极压性能测试,并有多种国际和国内的标准试验方法[1-3],如DIN 51834 I和II,ASTM D5706,ASTM D5707,ASTM D6425。图3为测量润滑油极压性能过程中载荷和电阻变化情况。从图中可以看出,随载荷的增大,上下试样间的电阻呈降低趋势,由于电阻变化的灵敏度较高,在未达到极压载荷值时电阻值已降为零。因此,通过摩擦过程中摩擦副间电阻值的变化可以了解材料的摩擦状态和摩擦进程。