【团体标准】 往复摩擦磨损试验第2部分：高温试验方法

6试验设备及仪器6.1试验条件6.1.1试验应在35℃~1200℃范围内进行。6.1.2试验环境的相对湿度通常控制在40%~60%之间，以确保在试验过程中，防止样品表面形成水膜或引起静电等问题。对于敏感性材料，湿度应控制在40%±5%范围内，或其他较窄范围内。6.1.3试验环境应无振动、无强电磁干扰、无腐蚀性气体和无粉尘。6.2设备概述设备采用上球、下面的往复式摩擦方式。法向力通过自动加载机构，垂直作用于摩擦球端，确保摩擦球与试样紧密贴合，并承受特定载荷力。加热炉采用铁铬铝电阻丝加热，炉体及保温层填充氧化铝纤维以增强隔热效果。铂铑型热电偶固定在靠近试样表面的炉内壁，配合红外测温进行辅助验证，通过校准修正温差，提升测温精准度。炉体外部及下端设有水冷套及循环装置，可有效阻断炉体高温向外部及下端零部件传导。避免设备因过热受损。驱动机构带动摩擦力传感器及加载杆以设定的频率匀速往复运动。在摩擦过程中，接触表面与摩擦球面之间会产生摩擦力。摩擦系数通过检测摩擦球端所受的摩擦力进行计算，摩擦磨损原理图见图2。摩擦球端及支架与力传感器相连，以采集摩擦球端接触表面所承受的摩擦力。6.3测力系统6.3.1试验机的测力系统应按照GB/T16825.1进行校准，其准确度等级为1级。6.3.2高温往复摩擦试验机应配有加载法向力和摩擦力测定系统，以确定摩擦系数。6.3.3加载法向力校准示值相对误差不超过±0.5%F.S,示值重复性不超过1%。6.3.4摩擦力校准示值相对误差不超过±1%F.S，示值重复性不超过1%。6.4试样夹持6.4.1对磨球安装于球夹具中，球夹具安装至加载杆上，并将对磨球顶出1/3，用于摩擦接触，且保证在摩擦过程中，球体不可滚动。球在接触时垂直于试样表面，角度相对误差不超过±1°，以确保必要的接触条件。6.4.2下试样用夹具固定于样品台上，试样保持垂直于主轴轴线，角度相对误差不超过±1°。试样夹持必须是稳定、牢固，以避免试样在试验过程中的松动。6.4.3加载杆应位于摩擦接触面上，加载装置具有自动调节功能，以减小由滑动摩擦引起的额外载荷。6.5测速系统6.5.1试验机的测速系统应按照JJG1134进行校准，其准确度等级为0.002级。6.5.2主轴转动在有负载的情况下能够保持恒速，转速误差不超过±1%F.S，转速测量范围在10r/min~1000r/min之间。应配备转数计数器以便于记录。6.6测量系统6.6.1试验机的表面轮廓测量系统应按照JJG1305进行校准，其准确度等级为0.02级。6.6.2测量示值相对误差不超过±0.5%F.S，示值重复性不超过1%。7试验参数7.1载荷摩擦磨损接触处法向力值。7.2频率接触面之间的相对滑动频率，以赫兹为单位。7.3往复长度接触面之间相对滑动长度，以mm为单位。8试验方法8.1在试验前，试样应清洗与干燥。使用不含氯和非成膜清洗剂或溶剂清除试样表面污垢和异物，随后干燥以清除所有可能残留的清洗剂。8.2试验应在35℃~1200℃范围内进行。100℃以上试验必须有水循环，以保证设备及试验安全。8.3将球安装入球夹具中，并将球夹具固定于加载杆上。试样放置于样品台，用样品夹具固定。加载杆放入加载杆套中，并调整炉膛升降、前后、加载横梁高度等，确定摩擦过程中球与样品表面的位置，加载杆高低等，保证试验过程中，球夹具运行轨迹无触碰样品夹具，取出加载杆。8.4在软件界面进行自动升温设定。（升温时间或保温时间应大于试验时间）打开水循环，炉膛加装保温盖，启动温控仪，将炉腔内及样品加热到设定温度值。8.5设定参数后，将摩擦力零点调节至0±0.001，放入加载杆。启动试验机，仪器先平稳自动加载至设定载荷值，再启动驱动电机进行摩擦试验。试样在启动驱动电机时开始试验，当达到所要求的试验时间时，试验停止，试验不能被中断或重新启动。8.6试验温度、频率、时间、载荷应根据材料及工艺需要确定。8.7试验过程中实时显示摩擦系数、温度-时间曲线，并根据要求记录温度、时间、频率、载荷、摩擦力、摩擦系数。8.8清除磨痕周围的磨损碎屑，将样品安装至磨损量测试组件上，并将测量触针移动至磨痕右侧，启动磨损量测试，设备自动运行并扫描出磨痕横截面曲线。注：磨损量测试需在同一磨痕均匀选择不同的三处进行测量，并按照三次测量平均值计算。8.9根据需要，在试验过程中记录磨痕曲线值。8.10取出试样，观察磨痕。9试验结果处理9.1摩擦系数用公式（1）计算摩擦系数：9.2体积磨损量磨损量采用表面轮廓仪（二维或三维），并按公式（2）计算磨损量。若采用二维轮廓仪，按标准GB/T19067规定，则同一磨痕选择3处具有代表性的位置分别测量后，取3次平均值作为一个试验数据。将磨痕横截面进行积分可得到磨痕截面积，磨痕截面积乘以磨痕长度可得到体积磨损量。9.3磨痕横截面示意图见图3，用公式（2）（牛顿-莱布尼茨公式）计算磨痕横截面面积：9.4用公式（3）计算体积磨损量：9.5试验结果数值至少保留两位有效数字，修约方法按GB/T8170执行。10试验报告试验完成后形成试验报告，试验报告应包含以下内容：a）试验机型号；b）标准编号；c）试验形式、材料种类、处理工艺；d）实验的载荷、频率、往复长度、温度及时间；e）摩擦系数曲线的数据图；f）磨痕曲线的数据图；g）磨痕体积磨损量；h）环境温度和湿度。