超高分子量聚乙烯管材性能检测之摩擦与磨耗

   超高分子量聚乙烯管材作为一种摩擦件材料，他的优点是它具有优异的减摩擦耐摩擦性，抗化学腐蚀性，对异物的包容性、吸声吸振性和自润滑性。所以超高分子量聚乙烯的所有制品在机器、交通运输、化工等领域的摩擦系统中得到日益广泛的应用，它可以代替大量的贵重金属，简化加工工序，降低成本，提高劳动率，延长机器的使用寿命。在设计各种管道之前，必须选择合适材料，所以对超高分子量聚乙烯这种塑料的摩擦与磨耗性能必须有所了解。所以必须对超高分子量聚乙烯管材的摩擦与磨耗性能进行测试，以便为设计提供必要的参考数据。

   摩擦性能主要是指材料的摩擦系数，磨耗性能主要是指在摩擦过程中，材料的表面不断损失的性能。

      

定义：

 （1）摩擦 当两个相互接触的物体之间有相对运动或相对运动趋势时，其接触表面上产生的阻碍相对运动的机械作用。按物体之间运动形式的不同，摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦及滑动和滚动同时存在的摩擦；按运动的状态的不同，可分为动摩擦和静摩擦；按接触界面的润滑状况不同，可分为纯静摩擦、干摩擦、边界摩擦和湿摩擦等。本文所讲的是无润滑剂的干滑动摩擦。

 （2）摩擦力F 阻碍物体之间相对运动或相对运动趋势的力。

 （3）静摩擦系数μ 当两个相互接触的物体之间具有相对滑动趋势时，其接触表面上所产生的阻碍其相对运动的zui大摩擦力Fmax与接触表面上的法向力N之比，即：μ=N / Fmax

 （4）磨耗 物体在相互摩擦的过程中，其接触表面上的物质不断损失的现象称作磨耗或磨损。磨耗通常以下列几种方式表示：

     物体经一定时间一定距离的摩擦后某些性能的变化，如质量、体积、厚度或光散射的变化；

     以达到规定磨耗所需的旋转次数（时间或距离）N表示；

     在规定条件下密度相近的材料，以质量损失表示，以kg/kr为单位，kr为1000转；

     在测试不同密度的材料时，以体积损失表示，以mm³/kr为单位；

     当材料表面与旋转轮表面摩擦时，常在材料表面产生的凹痕，其磨耗常采用磨痕的宽度表示，以mm为单位。

     关于塑料耐磨管的摩擦系数μ的测定，目前，我国是采用ISO8295-1986《塑料薄膜和片材摩擦系数的测定方法》。

     关于等同磨耗的测定，磨耗与摩擦是紧密相关的，是一个过程的两个方面。摩擦必然导致材料的磨耗。关于材料的磨耗，我国已制定了GB5478-85《塑料滚动磨损试验方法》和GB3960-88《塑料滑动摩擦磨损试验方法》。ISO制定了ISO9352—1989（E）《塑料—用磨轮测定耐磨耗性能的方法》，此法与GB5478-85非常相似，都是采用Taber磨耗试验机，如果从实际的摩擦看，GB5478-85不能称作滚动磨损，应是滚动和滑动的综合磨损。

经过相关的测定，影响超高分子量聚乙烯管的摩擦、磨耗因素主要有：

（1）温度

（2）负荷 在相当大负荷范围内，塑料的摩擦系数随负荷的增大而缓慢下降。

（3）速度 在温室下，在中、低速度范围内，塑料的摩擦系数随速度的增大而增大，但在高速下，单位摩擦随速度的增加而降低。

（4）配对材料，同一种超高分子量聚乙烯，因其分子量分布及大小不同（不同），其摩擦系数有很大的差别。

（5）表面粗糙度 管材制品的接触表面越粗糙，摩擦系数越大。

（6）影响超高分子量聚乙烯管材磨耗的因素 一般来说，影响塑料摩擦的因素对塑料的磨耗都有影响，如温度、负荷、速度、对磨材料表面成型的光洁度等，超高分子量聚乙烯的磨耗随温度的升高而增大，随滑动速度的增大而增大，随对磨面的光洁度增加而降低。所以不能笼统地说超高分子量聚乙烯管材的磨耗是多少，而应当说明与之试样的表面光洁度、摩擦的状况等才是准确的，否则和摩擦系数一样，磨耗也是毫无意义的。