(一)磨耗機構
磨耗是兩固體表面互相接觸,經摩擦而使表層材料脫落的現象。磨耗依其發生原因可分類為四種機構:
1.黏著磨耗
固體表面接觸時,其高高低低的峰端,會妨礙兩個固體表面百分之百的接觸。突出部分彼此接觸,因承受大的壓力而產生塑性變形,而起冷焊作用,如圖1所示之黏著現象。黏著部分因摩擦滑動而使較弱材料之一側發生剪斷,導致材料從較弱的一側被黏著到較強的一側。
磨耗試驗(WearingTest,rattlertest)的目的在於測定材料的耐磨耗性。設備有磨耗試驗機和精密電子天平。
2.刮除磨耗
兩個硬度不同的固體表面相接觸時,較硬固體表面的峰端刺入較軟物體的表面,經磨耗作用而刮除較軟固體的表面而形成坑孔,如圖3所示,此種磨耗稱為刮除磨耗。在兩個接觸面間,如果有外界的硬質顆粒(如砂)介入也會引起刮除磨耗。
3.表面疲勞磨耗
疲勞所導致的磨耗常發生於滾動接觸的場合,這是反覆的周期變化應力作用在一固體表面,經連續操作後,微小的裂縫在物體表面或內層產生,並且繼續擴大,當裂縫延伸至表面後,致使材料成碎塊而脫落。此種磨損常在表面留下大小不一的坑孔。此類疲勞磨耗的型式經常發生在齒輪、軸承等機件上。
4.腐蝕磨耗
兩固體接觸面暴露在腐蝕性氣體或液體的環境下,表面因受到腐蝕而產生硬脆的氧化物,這些氧化物與母材的結合力較弱,在磨耗時很容易被剝離,此種現象稱為腐蝕磨耗,
(二)影響耐磨耗性的因素
1.黏著性
不易黏著的材料組合耐磨性較大。
2.表面氧化膜
氧化膜可防止黏著者較好,若易黏著或脫落,則磨耗增多。
3.化學安定性
易腐蝕者容易引起腐蝕磨損。
4.熱傳導性
摩擦熱散熱較快者較不易磨損。
5.硬度與強度
硬材料接觸點變形少,耐磨耗性好,但接觸不良時,不易牢貼,會增加磨耗量。
6.表面粗糙度
粗糙度大時,易引起刮除作用,故磨耗量大。
7.潤滑劑
潤滑劑可以形成油膜,減少磨耗量,但接觸壓力大時,油膜破裂,金屬會因黏著而增加磨耗量。
實驗方法
1.材料
AISI1020低碳鋼板在不同測試圈數下試驗十根試片。
2.實驗條件
磨耗量=試驗前重量一試驗後重量
(a)乾燥無潤滑狀態
(b)磨輪:H-18
(c)荷重(砝碼重量):1000g(或500g)
3.實驗步驟
(1)將主機及吸塵器電源打開(ON)。
(2)設定測試參數:測試圈數、吸塵器抽風速度等。
a.測試圈數的設定:按下“SELECTTESTCYCLES”鍵,輸入測試圈數,再按“ENTER”鍵。
b.吸塵器抽風速度的設定:儀器內設值為100,若要更改則按下“SETVACUUMLEVEL”鍵,輸入抽風速度值,再按“ENTER”鍵。
(3)將試片用電子天平秤其重量,量測精度到1mg。
(4)將試片置於試片架並用試片夾夾緊。
(5)將磨輪安裝於磨輪架上鏇緊,接著裝上砝碼並放下磨輪架,然後放下吸塵器吸嘴。
(6)按“START”鍵開始進行測試,直至試片架停止轉動。若試驗中要終止試驗可按下“STOP”鍵(緊急停止鍵)。
(7)測試完成後,取下試片觀察並用電子天平秤其重量,而磨耗量則以試驗前後重量的改變決定。
(8)若要繼續下一個測試,則按下“RESETCYCLESCOMPLETED“鍵歸零,再依上述程式操作。