M-200橡膠塑料滑動摩擦磨損試驗儀（計算機控制）

一、適用范圍及功能：

    M-200橡膠塑料滑動摩擦磨損試驗儀（計算機控制） 該試驗機主要用來測量材料在滑動、滾動、滑滾復合摩擦或間歇摩擦情況下的滑動磨損特性和疲勞磨損特性。

    符合標準：GB/T 3960-1983 塑料滑動摩擦磨損試驗方法  GB/T 9141.8-1999 柔性石墨板材滑動摩擦系數(shù)測試方法

另外本廠生產的計算機控制塑料滑動摩擦試驗機是在現(xiàn)有電子塑料滑動摩擦試驗機的基礎上又增加了很多試驗功能，可以同時顯示扭矩-時間曲線，隨意設定試驗次數(shù)，顯示當前試驗次數(shù)，設定時間及當前試驗時間等多種功能，本機還配有彩色打印機，可以打印出帶有曲線，表格數(shù)據(jù)，試驗單位名頭的精美的試驗報告單。

  M-200適用于塑料制品、橡膠制品、石墨板材或其他復合材料的滑動摩擦，磨損性能測試，也可對試驗中試樣的磨擦力、磨擦系數(shù)和磨損量進行測定。也可對試驗中試樣的磨擦力、磨擦系數(shù)和磨損量進行測定。本機采用高精度扭矩傳感器，16 位單片機電子處理系統(tǒng)，使得本儀器各項測試指標精度非常高。由于集成程度很高，所以設備本身的穩(wěn)定性好，本機具有一次設置，全自動運行，實驗結束后自動停機，并檢測磨損程度，同時通過打印機打印試驗數(shù)據(jù)等功能。是各個科研單位，大學，企業(yè)實驗室的*檢測設備。本儀器融合了當前新的智能電路系統(tǒng)進行控制，并結合老式M-200摩擦磨損試驗機的功能進行升級改造而成，本儀器具有測控精度高，操作便捷等優(yōu)勢，是科研院所、質檢機構、實驗室研究的試驗設備。

     M-200型摩擦磨損試驗機主要由試驗主機及智能控制系統(tǒng)兩大部分構成，通過微機控制系統(tǒng)進行操作試驗，在試驗過程中同時可以顯示數(shù)值、扭矩、時間曲線，并可以隨意設定試驗次數(shù)，顯示當前試驗數(shù)值，設定時間及當前試驗時間等多種功能，隨機配備彩色打印機，可以打印出帶有曲線、表格數(shù)據(jù)等標準要求的試驗報告。

二、精度：

1、速度精度：1%

2、負荷精度：0.5%

3、摩擦力矩精度：1%
4、計數(shù)器精度：1S

5、傳感器測量精度：1% FS 

 三、功能特點：

四、主要配置及附件：（計算機控制）

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摩擦性能影響因素

工程塑料與金屬摩擦副對摩時，由于黏著作用會在摩擦副表面發(fā)生斷裂，小顆粒工程塑料從表面滑落下來，形成磨屑或者附著在對摩材料表面形成轉移膜。如圖1所示，在摩擦磨損試驗中，磨合階段過程中摩擦副間不斷有轉移膜的形成，當達到穩(wěn)定磨合階段時形成一層均勻致密的轉移膜。但在摩擦過程中轉移膜會受到填料、工作條件、表面織構等因素的影響使得減摩抗磨效果達不到預期要求。

圖1 PTFE轉移膜形成機理

此外，測試條件、接觸幾何形狀和環(huán)境等因素對聚合物摩擦磨損行為的影響也需要更全面的了解，包括純PTFE及三種復合材料(玻璃纖維填充、青銅填充、碳填充)在不同載荷和速度下的摩擦磨損行為，為材料選擇提供依據(jù)。

 圖2 磨耗試驗機示意圖

1. 摩擦系數(shù)的變化規(guī)律

實驗結果表明，純PTFE及其復合材料的摩擦系數(shù)均隨載荷增加而顯著降低(圖3)。例如，純PTFE在5 N載荷下的摩擦系數(shù)為0.76.而在30 N時降至0.127.

圖3 PTFE及其復合材料與不銹鋼的摩擦系數(shù)(滑動速度=0.32 m/s)

這一現(xiàn)象可通過粘彈性理論解釋：聚合物摩擦系數(shù)與載荷的關系符合方程μ = kN(n-1)(2/3 < n < 1)，表明摩擦系數(shù)與載荷呈負相關。當載荷超過聚合物臨界值時，摩擦熱導致表面溫度升高，分子鏈松弛和剪切作用增強，反而可能加劇摩擦。此外，所有材料在速度增加時摩擦系數(shù)平均降低50%(圖4)，說明速度提升可能通過改變界面熱力學狀態(tài)影響摩擦行為。

圖4 PTFE及其復合材料與不銹鋼的摩擦系數(shù)

2. 磨損性能的對比分析

磨損測試數(shù)據(jù)(表1、表2)顯示，填充材料顯著改善了PTFE的耐磨性：

純PTFE的比磨損率在10-7 mm³/N·m量級，表現(xiàn)出最高的磨損率。

復合材料的磨損率降低1-2個數(shù)量級：PTFE+17%GFR低(10-9 mm³/N·m)，PTFE+25%青銅和PTFE+35%C次之(10-8 mm³/N·m)。其中，玻璃纖維增強效果佳，比純PTFE磨損率降低98%。

表1 PTFE及其復合材料在不同載荷和速度下測試時的質量損失值

表2 PTFE及其復合材料在不同載荷和速度下測試時的比磨損率

3. 載荷與速度的影響機制

圖5 PTFE及其復合材料與不銹鋼的平均磨損率(對數(shù)刻度)(載荷=20 N)

速度不敏感性：在0.32-1.28 m/s范圍內，速度變化對磨損率影響微弱(圖5)。例如，PTFE+35%C在1.28 m/s時的磨損率(3.23×10^-8 mm³/N·m)與0.32 m/s(3.90×10^-8 mm³/N·m)差異不足20%，說明摩擦熱未達到引發(fā)材料顯著軟化的閾值。

圖6 PTFE及其復合材料與不銹鋼的平均磨損率(對數(shù)刻度)(滑動速度=0.96 m/s)

圖7 PTFE及其復合材料比磨損率(對數(shù)刻度)隨載荷的變化(滑動速度=0.96 m/s)

載荷敏感性：磨損率對載荷變化表現(xiàn)出強依賴性(圖6、圖7)。例如，PTFE+17%GFR在30 N時的磨損率(6×10-9 mm³/N·m)比5 N時(3.63×10-8 mm³/N·m)降低83%，表明高載荷下增強材料的承載能力優(yōu)勢更顯著。但純PTFE在20 N后磨損率回升(圖6)，可能與臨界表面能突破導致的塑性變形加劇有關。

4. 微觀機制與轉移膜作用

顯微觀察(圖8)揭示了材料磨損機制的差異：

圖8 5 N載荷和0.64 m/s速度下盤磨損表面的顯微照片：(a)PTFE，200倍，(b)PTFE+17%GFR，200倍，(c)PTFE+25%青銅，200倍，(d)PTFE+35%C，200倍

純PTFE與玻璃纖維增強PTFE形成均勻致密的轉移膜(圖8a-b)，有效隔離對磨面直接接觸，這是其低磨損率的關鍵。

青銅/碳填充PTFE的轉移膜存在局部破裂(圖8c-d)，填料顆粒可能破壞膜連續(xù)性，導致磨損率略高于玻璃纖維增強材料。

5. 材料性能排序與機理

綜合摩擦學性能排序為：PTFE+17%GFR > PTFE+25%青銅 > PTFE+35%C > 純PTFE。這一結果歸因于：

玻璃纖維通過提升機械強度和促進穩(wěn)定轉移膜形成，實現(xiàn)優(yōu)耐磨性。

金屬/碳填料雖提高硬度，但可能因與基體界面結合較弱而限制性能提升。

純PTFE的分子鏈易剪切特性導致耐磨性最差，但自潤滑性使其在低載荷下仍具應用價值。