1.表(biǎo)層性質
由於汙染、化學熱處理(lǐ)、電鍍和(hé)潤滑劑(jì)的作用等,在金屬表麵形成一(yī)層極(jí)薄的表麵(miàn)膜(如氧化膜、硫化膜、磷化膜、氯(lǜ)化膜、錮膜、鎘膜、鋁膜等),使表層具有與基體不同的性質。若表麵膜在一定厚度內(nèi),實際接觸麵積仍撒於基體材料而不是表麵膜,同(tóng)時可使表麵膜的抗剪強度低於基體材料的抗剪強度;另一方麵因表麵膜的存在而不易發生粘著,因此摩擦力和摩擦因數可隨之降低。
表麵(miàn)膜厚度對摩擦因(yīn)數也有很大影響。若表麵膜太薄(báo),膜易被壓破而出現基體材料的直(zhí)接接觸;若表麵膜太厚,一方麵因膜較軟而使實際接觸麵積增大(dà),另一方麵(miàn)兩對偶表麵上的微峰在表麵膜上的犁溝效(xiào)應也較為突出。可見,表麵膜有一個值得尋求(qiú)的Z佳厚度。
2.材料性質
金屬摩擦副的摩擦因數隨配對材(cái)料的性質不同而異。一般說來,相同金屬或互溶(róng)性較大(dà)的金屬摩擦副,容易發生粘著,其摩擦因數較大;反之,摩(mó)擦因數較小(xiǎo)。不同結構的材料具(jù)有不同的摩擦特性。如石墨因具有穩定的層狀結構且層(céng)間的結(jié)合(hé)力小,容易滑動,故摩(mó)擦因數較(jiào)小;又如(rú)金剛(gāng)石配對(duì)的摩擦副因硬度高、實際接觸麵積小(xiǎo)而不易發生粘著(zhe),其摩擦因數也較小。
3.溫度
周(zhōu)圍介質溫度對摩擦因數的影響,主要是由於表層材料性質發生變化而引起的,鮑登(dēng)等人的試驗表明,許多金屬(如鉬、鎢、欽等)及其化合物的摩擦因數,在周圍介質溫度為700~800℃時(shí)出現Z小值。出現這種現象是因Z初溫升(shēng)使抗剪強度下降,進(jìn)一步溫升又使屈服點急劇下降而引起實(shí)際(jì)接觸麵積增大許多的緣故。但(dàn)高聚物摩擦副或壓力加工時(shí),摩擦因(yīn)數隨著溫度的改變將出現(xiàn)極大值。
由上(shàng)述可見,溫(wēn)度對摩擦因數的影響是(shì)多變的,因具體工況條件(jiàn)、材料特(tè)性、氧化膜變化等因素的影響而使溫度與摩擦因數的關係變得十分複雜。
4.相對運動速(sù)度(dù)
一般情況下,滑動速度會引起表層發熱和溫升,從而改變表層的性(xìng)質,因此摩擦因數必將隨之變化。
圖1是克拉蓋爾斯基等人得出的試驗結果。對於一般彈(dàn)塑性接觸狀態(tài)的摩(mó)擦副,摩擦因數(shù)隨滑(huá)動速度(dù)的增加(jiā)而越過一極大值,如圖中(zhōng)曲線2和3,並且隨著對偶表麵間法向載荷的增加,其極大(dà)值的位置向坐標原點移動。當載荷極小時,曲線隻有上升部分;而載荷極大時曲線隻有下降部分,如圖中曲線1和4所示。
當摩擦副對偶表麵的相對(duì)滑動速度超過(guò)50m/s時(shí),接觸表麵產生大量的摩擦熱。因(yīn)接觸點(diǎn)的持續接觸時間短,瞬間產(chǎn)生的大量摩擦熱來不及向基體內部擴散,因(yīn)此摩擦熱集中在表層,使表層溫度較高而出現熔化層,熔化了的金屬液起著潤滑作用,使(shǐ)摩擦因數隨速度增加而降低,如銅在滑動速度為135m/s時,其摩擦(cā)因數為0.055;而(ér)在350m/s時,則降為0.035。但有些材料(如石墨)的摩擦因數幾乎不受滑動速度的影響,其原因是這類材料的力(lì)學性能可在很寬的溫度範圍內(nèi)保持不變。
對於邊界摩擦,在速度低於0.0035m/s,即由靜摩擦向動摩擦過渡的低速度範圍內,隨著速度的加快,吸附膜的摩擦因數逐漸減小而趨於定值,反應膜的摩擦因數也逐漸增大而趨於定值。
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圖1 滑動速度的影響
1—極小的載(zǎi)荷 2、3—中等的載荷 4—極大的載荷
5.載(zǎi)荷
一般情況(kuàng)下,金屬摩擦副的摩(mó)擦因數隨載荷增大而降低,然後趨於穩定,這種現象可(kě)用粘著理論加以解(jiě)釋。當載荷很小時,兩對偶表麵處於彈性接(jiē)觸狀態,這時實際接觸麵(miàn)積與載荷的2/3次方成正比,而按粘著理論,摩擦力與實(shí)際接觸麵積成正比,因此摩擦因數與載(zǎi)荷的1/3次方成反比;當載荷較大時,兩對偶表麵處於彈塑性接觸狀態,實際接觸麵積與載荷的2/3~1次方成正比,因此(cǐ)摩擦因數隨載荷增(zēng)大而較慢降低並趨於穩定;當(dāng)載荷(hé)大到兩對偶表麵處於(yú)塑性接觸狀態時,摩擦因數與載荷基本無關。
靜(jìng)摩擦(cā)因數的大小還與兩對偶(ǒu)表麵在載荷作用下靜止接觸延續的時間有關。一般(bān)情況下,靜止接觸延續時間愈長,靜摩擦因數愈大。這是由於載荷(hé)的作用,使(shǐ)接觸處發生塑性變(biàn)形,隨著靜止接(jiē)觸時間的延長,實際接觸麵積會有所增大,微峰相互嵌入也.更深入而引起。
6.表麵粗糙度
在塑性接觸情況下,由於表麵(miàn)粗糙度對實際接觸(chù)麵積的(de)影響很小,因而可認為摩擦因數幾乎不受表(biǎo)麵粗糙度的影響。對於彈(dàn)性或彈塑(sù)性接觸的幹摩擦副,當表麵粗糙度值很小時,機械作用也就較小,而分子力作用較大;反之亦然。可見,摩擦因數隨(suí)表麵粗糙度的變化會有一個極小值。
以(yǐ)上各種因素對摩擦因數的影響都不是孤立的,而是相互聯係相互影響的(de),在分析時(shí)應注意這點(diǎn)。