油润滑状态下颗粒尺寸对PTFE/316L密封界面摩擦学行为的影响

简介

磨粒磨损是许多流体机械中橡塑密封件常见的失效形式,外部入侵的污染物或内部衍生的磨粒往往突破材料的耐磨强韧极限.本文开展了聚四氟乙烯(PTFE)/316L不锈钢摩擦副在油润滑工况下的磨粒磨损实验.评价了颗粒尺寸作用下密封副的摩擦学性能和磨损机制.结果表明:除纯油润滑状态外,摩擦系数与316L磨痕表面损伤程度与颗粒尺寸呈现负相关,颗粒临界尺寸前后的颗粒运行行为和损伤机制差异显著.在颗粒临界尺寸之上时,完整的颗粒仅钉扎入PTFE磨痕边缘而未能穿越密封界面,部分被碾碎的颗粒可进入接触区域中心;随着颗粒尺寸的减小,单个嵌入颗粒演变为堆积性“颗粒群”,表现出明显的“砂轮效应”;在颗粒临界尺寸之下时,颗粒粒度小于润滑油膜厚度,摩擦副维持流体动力润滑状态,摩擦系数较小.密封界面内的磨粒流不断冲蚀配副金属,形成特殊的“PTFE-颗粒-316L”三体滚动磨损.