Page 40 - 《摩擦学学报》2021年第6期

第 6 期 樊文欣, 等: 载荷和转速对铜合金材料摩擦磨损性能的影响 825

0.8 0.8
(a) 0.6 (b)

0.6
Friction coefficient 0.4 Friction coefficient 0.4

QSn7-0.2
0.2
CuZn31Si1 0.2 QSn7-0.2
CuZn31Si1
Cu9Ni6Sn Cu9Ni6Sn
0.0 0.0
18 36 72 108 0.12 0.24 0.36 0.48
Load/N Speed/(m/s)

Fig. 3 Influences of load and rotation speed on average friction coefficient of QSn7-0.2, CuZn31Si1 and Cu9Ni6Sn
图 3 载荷和转速对QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn平均摩擦系数的影响

0.55，108 N时摩擦系数最大为0.61；当载荷增大时， 凸体之间发生啮合和嵌入. 随着法向载荷的增大，嵌
Cu9Ni6Sn的平均摩擦系数先减小后增大再小幅度下 入较软摩擦副表面的深度也越深，摩擦力越大，摩擦
降，18 N时摩擦系数为0.27，摩擦系数在36 N时最小为 系数也随之变大，随着滑动较硬材料微凸体对较软材
0.25，72 N时摩擦系数最大为0.53，108 N时摩擦系数 料发生不同程度的犁沟作用和塑性变形. 同时滑动过
为0.51. 结果表明：当转速为0.36 m/s，随着载荷的增 程中，两摩擦副微凸体的接触产生瞬间高温，导致微

大，平均摩擦系数为Cu9Ni6Sn＜CuZn31Si1＜QSn7-0.2. 凸体黏着结点形成-破坏-再形成循环交替，致使磨损
图3(b)为转速对QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn 加剧，摩擦力增大，摩擦系数也增大. 三种材料摩擦系
平均摩擦系数的影响规律. 随转速的增大，QSn7-0.2、 数的变化规律与其磨损表面有着较大的联系，后文中

CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn的平均摩擦系数变化趋势一 将对磨损表面进行观察，进一步分析其磨损机理.

致，均呈现先增大后小幅度减小趋势. 在0.12 m/s时， 2.2 磨损率
QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn摩擦系数最小，分别 图4为QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn分别在18~
为 0.30、 0.26和 0.24； 转 速 为 0.36 m/s时 ， QSn7-0.2、 108 N和0.12~0.48 m/s条件下的平均磨损率. 图4(a)为
CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn摩擦系数最大，分别为0.67、 载荷对QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn平均磨损率
0.55和0.53. 结果表明：当载荷为72 N时，随着转速的 的影响规律. 从图4(a)可知，随着载荷的增大，QSn7-
增大，平均摩擦系数为Cu9Ni6Sn＜CuZn31Si1＜QSn7- 0.2的磨损率先减小后增大再减小；CuZn31Si1的磨损
0.2. 率逐渐增大；Cu9Ni6Sn的磨损率先增大后小幅度减
从图3可知，随着载荷和转速的增大，平均摩擦系 小. 当转速为0.36 m/s时，载荷为18 N时，QSn7-0.2的磨
3
−4
数为Cu9Ni6Sn＜CuZn31Si1＜QSn7-0.2. 这是由于两 损率为1.869 4×10 mm /(N·m)，分别是CuZn31Si1和
个接触表面微凸体接触时，随着载荷和转速增大，微 Cu9Ni6Sn磨损率的3倍和3.5倍；载荷为36 N时，QSn7-0.2
12 12
(a) QSn7-0.2 9 (b) QSn7-0.2
CuZn31Si1
Wear rate/[10 −4 mm 3 /(N·m)] 6 Wear rate/[10 −4 mm 3 /(N·m)] 6
CuZn31Si1
Cu9Ni6Sn
9
Cu9Ni6Sn

0 3 3 0
18 36 72 108 0.12 0.24 0.36 0.48
Load/N Speed/(m/s)

Fig. 4 Influences of load and rotation speed on wear rate of QSn7-0.2, CuZn31Si1 and Cu9Ni6Sn
图 4 载荷和转速对QSn7-0.2、CuZn31Si1和Cu9Ni6Sn磨损率的影响