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   橡胶的磨耗比金属的磨耗复杂得多，它不仅与使 用条件、摩擦的表面状态、制品的结构有关，而 且与硫化胶的其他力学性能和粘弹性能等物理化 学性能有密切的关系，其影响因素有很多。

   磨耗与磨损这两个术语用地如此之不严谨，以致 有时造成混乱。磨耗是一个十分通用的术语，实 际上包括通过种种方法使材料磨耗。因为磨耗通 常是由两个表面相互摩擦而发生的，所以磨损通 常是用来表示磨耗的一个术语。

  试样用负荷压在平板上，拉力机的牵引杆向下运动时，通过牵 引线和滑轮使试样以一定的速度沿平板滑动，这时摆锤的升高 同试样与平板之间的摩擦力成正比，同时记录筒自动绘出摩擦 力和试样移动距离的关系曲线。

   这类摩擦仪又可分为旋转圆筒和旋转圆板2 种方式，试样可以是平板状、圆柱状和圆 球状。2平面相互接触时由于不稳定，容易 引起振动，而平面和圆柱、平面和圆球、 圆柱和圆柱的接触能得到较为稳定的摩擦 力。

   （a）是倾斜式恒牵引力摩擦仪示意图。把加有 一定负荷的试样、放在一个倾斜角度能改变的 平板上,缓慢地改变板的倾斜角,直到试样刚刚滑 动,此时倾斜角的正切值就是摩擦系数：μ=tgα

   (b)是拉伸式恒牵引力摩擦试验装置，在试样上加 一正压力，并通过滑动以垂锤牵引，使锤的重的 重量稍大于摩擦阻力，试样即沿摩擦面徐徐滑动。 摩擦系数按下式计算：μ=F/N

  带有减速的驱动电机1，按选定的速度驱动摩擦辊2或摩擦轮3，速度范围为 0.01~2.2m/s，以光电回转变换器4的电信号表示速度或速度的对数比例值。此电 气变换信号由转速计和对数变换器5放大输入到X-Y记录仪6的X轴。固定在夹持 装置7的橡胶试样，以一定负荷8压在摩擦辊上。摩擦力以力传感器9测定,并由惠 斯登电桥10放大输入到X-Y记录仪的Y轴。摩擦辊或摩擦轮在盛有液体的槽中回 转，液体通过恒温器循环保持一定的温度，温度范围为0℃~90℃。这种摩擦仪能 自动绘出不同速度条件下的摩擦系数变化曲线，测试比较方便。

   A 往复运动摩擦仪  ASTM D1894规定了一种塑料薄膜摩擦系数的测定方法，

  可用于橡胶薄片的试验。方法规定了测定薄膜在相同的 材料和别的材料上相对滑动时的静态和动态摩擦系数的 方法。有5种驱动和测力方式来产生一滑块和一平板的相 对滑动，速度为2.5±0.5mm/s。一个试片平整地包在 6mm×63.5mm×63.5mm并包有3.2mm厚的海绵胶的滑 块上，另一试样平整地压在250mm×130mm的平板上， 开动马达，测定开始运动的力As和滑动时力的平均值Ak，

   试验机的刻度约为摩擦系数的100倍，即可按所谓抗滑指 数(SR)直接读数： SR  330

   摩擦学性能是橡胶制品的一项很重要的指标， 例如橡胶轮胎的耐磨性能、刹车性能和行车效率、 密封件的耐磨性等，可以说橡胶的摩擦和磨耗确 保了汽车和机械等设备的性能，而且与安全性、 经济性等问题有着密切关系。提高橡胶制品的耐 磨性和常规使用的寿命，可以在节约能源、材料、润滑 剂等方面带来相当可观的经济效益与社会效益。 因此，许多学者对此产生兴趣，橡胶摩擦磨损研 究成为当今材料摩擦学研究的热点之一。

   3、橡胶摩擦的种类  对橡胶摩擦来说,通常主要由以下三种摩擦组成:  a、粘附摩擦;  b、滞后摩擦(变形损失摩擦);  c、气窝摩擦(包括由特殊条件引起的其它摩擦)。  一般来说，前两种摩擦机制是主要的，因此可以

   4、影响橡胶摩擦的因素  （1）两表面之间接触的表观面积，即使其表面看起来光滑，也比实

   摆式摩擦仪是按能量守恒定律设计的。带 有橡胶试样的摆锤，提升到一定高度后向 下摆动，由于试样和摩擦面产生的摩擦阻 力而使摆锤的高度减少，测定摆锤头部的 起始高度和终止高度，可计算出平均摩擦 力。各种橡胶试样在摩擦面上滑动时的摩 擦力，与摆锤的高度变化成比例。此法测 定的结果是相对值，称为相对滑动阻力。

  摆式摩擦仪是按能量守恒定律设计的。带有橡胶试样的摆锤, 提升到一定高度后向下摆动,由于试样和摩擦面产生的摩擦阻 力而使摆锤的高度减少,测定摆锤头部的起始高度和终止高度, 可计算出平均摩擦力。各种橡胶试样在摩擦面上滑动时的摩 擦力,与摆锤的高度变化成比例。此法测定的结果是相对值, 称为相对滑动阻力。

  按照μs=As/B，μk=Ak/B，分别求出静态和动态摩擦系μs， μk，每次进行5个试样的试验，取平均值。B为包有试样

  的滑块的总重量。通用的拉力机可用来进行这类摩擦试 验，因为它有合适的刚性，能够得到较宽的速度范围， 并有精确的测力系统，唯一的困难是通常正压力由重力 产生，拉力机需要有合适的联动装置使驱动方向在水平 方向进行，这时所采用的滑轮的摩擦力会影响测量的精 度。

   恒速式摩擦仪能随意改变速度和负荷， 所以得到了广泛地应用。这类仪器可分为 往复运动和旋转运动2种，前者主要用来进 行低速(10 cm/s)下静态(初始)摩擦系数的 测定，后者的特征是试样或摩擦表面的旋 转运动(恒定的相互接触)，它不仅有较宽 的速度可变范围，还能够消除由于牵引 和凌边带来的误差，但较易产生表面升温。

   图中是一种便于移动的摆式摩擦仪，称为移动式抗滑性 试验机。试验方法类似冲击弹性试验，不同的是，试样 装在摆锤上，试验时，摆锤带着试样擦过地面，测定试 样对地面的摩擦力。因为摆锤的能量损失与试样越过地 面所作的摩擦功相等，所以能得出：

   橡胶的摩擦系数一般比金属大。通过填充 炭黑提高其强度和弹性模量，因此，其耐 磨耗性也得到提高。此外，橡胶的导热系 数比金属材料小，表现出粘弹性性能，因 此,当温度稍有变化时其机械性能就会显著 改变。再者，与金属相比，橡胶易产生 老化现象。橡胶的这些特征是由其本性所 决定的。

   橡胶与刚性体发生摩擦的情况不一样，由于接触面发 生了弹性变形，其摩擦现象就复杂多了。由于高弹性、 低模量的特点，橡胶的摩擦磨损性能受自身物理力学性 能的影响较大。橡胶的硬度较小，与刚性物体接触时， 真实接触面积较大，而真实接触面积的大小是决定摩擦 的主要的因素，因此，橡胶的硬度对其摩擦性能的影响较 大。所以，实际上橡胶一般并不遵循上述规律，其摩擦 系数就不再是个固定值，而受到垂直压力、滑动速率以 及温度的显著影响。即其摩擦系数是一个“可变常数”， 这个常数值取决于实际接触面积、法向负荷、速度和其 他因素。

  填充50 phrN330的1502硫化胶用光 学显微镜观察阿克隆磨耗试验

   6、需要注意的几点  影响摩擦试验结果的重要的因素有压力、温度、速度、表面状态和橡胶本身的粘弹性。

  在橡胶摩擦试验中，试验条件的改变会大大影响摩擦系数的测量结果，严控这些 因素的变化比测定摩擦力本身更重要。  （1）正压力的增大导致μ的测量结果的减小，而滑动速度的增大会使μ值在某一速度 下达到最大值，而过大的负荷和滑动速度都会引起生热和试样表面的破坏。温度的升 高原则上会导致摩擦系数的降低。所以试验中要选择正真适合的压力和速度,并在试验过 程中保持恒定。另外要尽量控制表面温度不变。  （2）摩擦表面的几何形状和状态也是影响试验结果的主要的因素。在静态条件下，表 面凸棱的尺寸和特征决定着实际接触面积，所以要认真选定摩擦材料的规格和加工精 度。在测定静摩擦系数时要控制不动接触的时间；在动摩擦条件下，接触表面必须有 相同的相互复盖系数(试样摩擦表面接触面积之比)，以避免接触表面升温和冷却的不 同所带来的影响。试样表面状态与制备试样的方法有关，模制成型和机械打磨的表面 所测得的结果是不一样的，所以要有相同的制样方法，而且要用乙醇和活性碳进行清 洗和干燥，来防止表面油污和温气的影响。  （3）试样的大小、厚度及试验方法，还有采用来测量各参数的仪器也是影响试验结 果的主要的因素。要选用刚性系数大的测力计以减少粘-滑振动带来的误差，要选择能 准确测量和控制试验参量的设备和能与实际使用条件相比拟的试验方法。

   硬而尖的突起部刮擦橡胶表面产生的磨耗。橡胶在粗糙表面上摩擦 时，由于摩擦面上尖锐点的刮擦，使橡胶表面产生局部的应力集中， 并被不断切割和扯断成微小颗粒，从橡胶表面上脱落下来，叫做磨 蚀磨耗。其特点是在磨损后的橡胶表明产生一条与滑动方向垂直的 痕带。又称磨粒磨耗或磨损磨耗。在粗糙路面上速度不高时胎面的 磨耗，就是以这类磨耗为主。随着苛刻度的增加(更尖锐的摩擦表面， 更大的摩擦力，特别是更低的橡胶硬度)，橡胶将产生剧烈的磨损， 并且在和滑动方向垂直的方向产生一系列表面凸纹，叫做沙拉马赫 图纹(Schallmach pattern)，这类磨耗叫图纹磨耗。在磨损过程中凸 纹的图形缓慢地沿滑动方向向后移动，其结果是凸纹的顶部逐步磨 去。这一过程可以看成是一系列凸纹根部的裂口向内部的扩展。如 果滑动方向不断改变，就不会形成磨耗图纹，这时产生的磨耗量比 图纹磨耗小得多，叫做本征磨耗。其基础原理是橡胶的拉伸破坏。

  际接触面积大的多。摩擦力是与实际接触面积成正比的，因此，实 际接触面积的一切变化，都将是所得的摩擦力发生明显的变化。  （2）有时在静态摩擦与动态摩擦之间会有差别，这在某种程度上预示着，当两接 触面之间刚好开始移动时有一摩擦系数水平，当两接触面稳定地分 开时则会有另一摩擦系数水平。当然，假如没有移动就可以不测量 摩擦，因此，“静态”摩擦其实就是在极低速度下的摩擦。因此， 有必要在有意义的整个速度范围内测定橡胶的摩擦系数。  （3）摩擦也依赖于温度，它会导致在高速下不精确，因为在接触面 将会生热。  （4）在进行摩擦试验时，有时会发生称为“滑动粘附”的现象，这 时两接触面之间的相对速度和摩擦系数都在一个中等数值范围内波 动。  (5)其他因素如润滑油、磨耗碎屑、表面处理剂和湿度等也会影响摩 擦，这是相当明显的，还有，一定要选择与使用条件相近似的试验条 件。

  触面产生相对运动和指示摩擦力的系统。 尽管文献中描述了许多种特殊仪器，但是 已标准化的摩擦试验方法极少。

   从试验原理来看，实验室的摩擦试验仪器 大体可分为3类：恒定牵引力式、恒速式和 摆式摩擦仪。

   （a）对运动的摩擦力是与法向力成正比例 的，其比例常数是摩擦系数，即：F=μN