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概括耐磨試驗(yàn)機(jī)各種磨損試驗(yàn)方法

來源:吉林省泰和試驗(yàn)機(jī)有限公司   2011年04月11日 11:29  


  磨損是致使材料破壞,失效的形式之一。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報導(dǎo),對我國冶金礦山,農(nóng)機(jī)、煤炭、電力和建材5個工業(yè)部門的不*統(tǒng)計,每年由于磨損而需要補(bǔ)充的配件達(dá)10 6 t ,價值 15 ~20億元。由此可見,各種材料耐磨性的優(yōu)劣對于評價和控制產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要,因而在經(jīng)濟(jì)上占有舉足輕重的地位。

  迄今,工業(yè)發(fā)達(dá)國家對于不同材料均有相應(yīng)的磨損試驗(yàn)方法,如日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JISH8503規(guī)定了有關(guān)金屬鍍膜耐磨性試驗(yàn)方法;JIS H8615 敘述了鉻電鍍層的耐磨性試驗(yàn);又如美國材料試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) ASTM D968 —93 和 ASTM D 658 —81(86) 分別規(guī)定用落砂法和噴砂法測定有機(jī)涂層的耐磨性;而在標(biāo)準(zhǔn)ISO7784.2 —97中則采用旋轉(zhuǎn)磨擦橡膠輪法測定色漆和清漆的耐磨性;在 IS08251 — 87 和JISH8682中均規(guī)定用磨擦輪磨耗試驗(yàn)機(jī)測定鋁和鋁合金表面陽極氧化膜的耐磨系數(shù)。我國已有國家標(biāo)準(zhǔn) GB / T1768—79(89)《漆膜耐磨性測定法》,近年又在 GB / T5237.5—2000中規(guī)定用落砂耐磨試驗(yàn)機(jī)測定鋁合金建筑型材表面氟碳漆膜的耐磨性。綜上所述,不難看出,目前國內(nèi)外涂料鍍層耐磨性試驗(yàn),方法多樣,各具特色。盡管對于上述各種試驗(yàn)方法及其應(yīng)用性能的評價人們在認(rèn)識上不盡相同,但就多項(xiàng)檢測手段的開發(fā)和推廣應(yīng)用來說,仍以采用旋轉(zhuǎn)磨擦橡膠輪法、落砂法和噴砂法較為普遍。本文擬重點(diǎn)探討這些常用試驗(yàn)方法的技術(shù)特征與相關(guān)儀器的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀,供業(yè)內(nèi)人士參考。

  1 涂層耐磨性的試驗(yàn)方法

  涂層耐磨性系指涂層表面抵抗某種機(jī)械作用的能力,通常采用砂輪研磨或砂粒沖擊的試驗(yàn)方式來測定,它是使用過程中經(jīng)常受到機(jī)械磨損的涂層的重要特征之一,而且與涂層的硬度、附著力、柔韌性等其它物理性能密切相關(guān)。國內(nèi)外常用的涂層耐磨性試驗(yàn)方法及其主要技術(shù)特征。?

  1.1 旋轉(zhuǎn)磨擦橡膠輪法 (Taber 試驗(yàn) )

  標(biāo)準(zhǔn) ISO 7784 . 2--97 規(guī)定用旋轉(zhuǎn)磨擦橡膠輪法測定涂層的耐磨性,即在旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為 60r/min、加壓臂承載一定負(fù)荷的規(guī)定試驗(yàn)條件下,采用嵌有金剛砂磨料的硬質(zhì)橡膠磨擦輪磨耗涂層表面,其耐磨性可分別以經(jīng)規(guī)定研磨轉(zhuǎn)數(shù)研磨后涂層質(zhì)量損耗(失重法) 的平均值或以磨損某一厚度涂層所需的平均研磨轉(zhuǎn)數(shù) (轉(zhuǎn)數(shù)法)2種方法表示與評價。二者相比較,失重法對試樣的稱重精度要求嚴(yán)格,但它不受涂層厚薄的影響;而轉(zhuǎn)數(shù)法測定時直觀方便,不需稱重,但對涂層研磨厚度的測量要求甚嚴(yán)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1768--79(89)中規(guī)定的方法與儀器雖然工作原理與其相同,但未對旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速作明確規(guī)定,而且試驗(yàn)結(jié)果只以經(jīng)規(guī)定研磨轉(zhuǎn)數(shù)研磨后的涂層質(zhì)量損耗(失重法)的單一方法表示。旋轉(zhuǎn)磨擦橡膠輪法可廣泛用于涂層、鍍層和金屬、非金屬材料的耐磨性試驗(yàn),但是用作研磨的橡膠砂輪需要經(jīng)常修整和適時更新。

  1.2 落砂沖刷試驗(yàn)法

  ASTMD 968—93規(guī)定用落砂耐磨試驗(yàn)器測定有機(jī)涂層的耐磨性,即采用規(guī)定產(chǎn)地的天然石英砂作磨料,通過試驗(yàn)器導(dǎo)管從一定高度自由落下,沖刷試樣表面,以磨損規(guī)定面積的單位厚度涂層所消耗磨料的體積(L),并通過計算耐磨系數(shù)來評價涂層的耐磨性。采用這種試驗(yàn)方法,天然砂磨料的選擇將對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生直接影響,因此對砂粒的硬度、粒度和幾何形狀要求嚴(yán)格。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5237.5— 2000 規(guī)定采用符合 GB/T 178 —77標(biāo)準(zhǔn)要求的標(biāo)準(zhǔn)砂作磨料。應(yīng)當(dāng)指出,在采用落砂沖刷試驗(yàn)法的上述2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中,盡管都采取了主要技術(shù)參數(shù)*相同的耐磨性試驗(yàn)器,但由于所用天然砂磨料的粒度不同,因而同性流出體積為2L磨料的流速成并不相同,前都規(guī)定為21 ~ 23.5s ,后者規(guī)定為 16 ~ 18s 。

  1.3 噴砂沖擊試驗(yàn)法

  ASTM D 658-81(86)規(guī)定用鼓風(fēng)磨蝕(噴砂)試驗(yàn)測定有機(jī)涂層的耐磨性,這種方法是通過調(diào)節(jié)氣泵輸出壓力,使試驗(yàn)器噴管處的空氣流速為 0.07m3/min,以保證每分鐘平均噴出( 44 ± 1 ) g的金剛砂束沖擊涂層,并以磨損規(guī)定面積的單位厚度涂層所消耗磨料的質(zhì)量(g),通過計算其耐磨系數(shù)來評價涂層的耐磨性。因此必須按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選用粒度范圍為75 ~ 90 μm的碳化硅作磨料,而氣源輸出壓力和磨料的均一噴速成為影響試驗(yàn)結(jié)果的決定因素。

  1.4 往復(fù)運(yùn)運(yùn)磨耗試驗(yàn)法

  ISO 8251 - 87 和 JISH8682都規(guī)定了用磨擦輪磨耗試驗(yàn)機(jī)測定鋁和鋁合金陽極氧化膜的耐磨性。這種試驗(yàn)方法是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,使涂鍍層與膠接在磨擦輪外緣上的研磨砂紙作平面往復(fù)運(yùn)動,每雙行程后磨擦輪轉(zhuǎn)動一小角度(0.9o),經(jīng)規(guī)定的若干次研磨后,以涂層厚度(μ m)或涂層質(zhì)量(mg)的減少,并通過計算其磨損阻力評價涂層的耐磨性。由于該方法的試驗(yàn)條件易于控制,而無其它方法所存在的諸如磨輪修整、老化,砂流速率、砂束形狀等較難控制的問題,因而試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性較好,而且除涂鍍層外,這種方法已廣泛用于塑料、橡膠和金屬材料的耐磨性試驗(yàn)。

  2 涂層耐磨性的測試儀器

  涂層耐磨性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的制訂,統(tǒng)一和規(guī)范了不同材料的檢測手段與質(zhì)量要求,也為各種制式耐磨性試驗(yàn)儀器的開發(fā)研制提供了必須遵循的設(shè)計依據(jù)。

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