Page 92 - 《摩擦学学报》2021年第6期

第 6 期 李哲, 等: 固体表面FAS膜转移对面接触油膜润滑影响的试验研究 877

4 Lubricant: PAO10-2 μL
Original
3 2 FAS transferred 1.0 Load: 4 N
Film thickness, h 0 /μm 1 Lubricant: PAO10-2 μL hickness, h R Relative film t 0.9

0.8
0.7
Load: 4 N
−4
Inclination: 5.4×10 rad
Temperature: 22±1 ℃ 0.6 Original
0.5
FAS transferredt
Humidity:65%±5 %
10 100 10 100
Speed, u /(mm/s) Speed, u d /(mm/s)
d

Fig. 12 Film thickness with speed for FAS transferred and Fig. 13 Relative film thickness change with speed for FAS
original surface (PAO10-2 μL-4 N) transferred and original surface (PAO10-2 μL-4 N)
图 12 FAS transferred表面和Original表面膜厚随速度的 图 13 FAS transferred和Original表面相对膜厚随速度的
变化曲线(PAO10-2 μL-4 N) 变化曲线(PAO10-2 μL-4 N)
图12给出了FAS transferred表面和Original表面膜 间内，没有出现乏油区，相对膜厚趋于不变. 随着速度
厚随速度的变化曲线. 润滑油为PAO10，供油量为2 μL， 的进一步增大，润滑油膜在两侧出现了乏油区，供油
载荷为4 N，由低速到高速，玻璃盘转动速度从1.8 mm/s 不充分，因此随速度增加，相对膜厚减小.
增大至125.9 mm/s. FAS转移膜表面形成的膜厚更高， 为解释膜厚差异，图14给出了FAS转移膜玻璃盘
此处的润滑油膜厚度是指重新布油后，在限量供油条 的润滑示意图. FAS转移后，玻璃盘表面能降低，润滑
件下，对同一滑块和同一玻璃盘的膜厚进行测量. 相 油会聚集在玻璃盘上. 供油方式为单个大液滴固定在
比于Original表面，FAS transferred表面形成的膜厚更 接触区入口. 由于表面张力的作用，液滴内部的压力
高. FAS的转移改变了润滑油在玻璃盘上的分布，进 大于环境气压，因此膜厚略高于充分供油状态下的膜厚.
而改变了入口供油. 在FAS Transferred表面上，入口供
油方式为液滴供油，润滑油以1个液滴的形式存在于 Load
入口区，相比于Original表面的侧脊供油方式，该供油
方式对润滑油的利用率较高，膜厚较高.
Slider
为描述因供油不足而造成润滑油成膜能力的下 FAS
Lubricant
降程度，引入相对膜厚的概念. 定义在相同条件下，限 outlet
Inlet
量供油的膜厚与充分供油的膜厚之比为相对膜厚. 即
公式(2)， Glass disc

h 0
h R = (2)
u d
h full
式中：h 为相对油膜厚度；h 为限量供油条件下的油膜 Fig. 14 Lubrication schematic illustration on FAS
R
0
transferred glass disc
厚度，单位为μm；h 为充分供油条件下的油膜厚度， 图 14 FAS transferred玻璃盘的润滑示意图
full
单位为μm.
图13给出了PAO10润滑油，供油量2 μL，载荷4 N， 图15为供油3 μL的PAG润滑油，在4 N条件下，FAS
FAS transferred表面和Original表面相对膜厚-速度曲 transferred表面和Original表面速度-膜厚曲线，与图12
线. Original表面对应的相对膜厚随速度增大而减小. 结果相似. 进一步证明了限量供油条件下，FAS转移
根据图11(b)给出的润滑油膜干涉图，乏油区面积随着 膜的自集油效应和对润滑性能的改善作用.
速度的增大而增大，因此相对膜厚随速度增大而减小. 本文试验中滑块表面的FAS膜部分转移到玻璃盘
而FAS transferred表面的相对膜厚曲线，随着速度增 表面降低了盘面润滑轨道的表面能，由于反润湿作
大，首先趋于不变，而且相对膜厚略大于1，说明此时 用，润滑油膜离开接触区后不再呈现双侧脊分布，而
限量供油的膜厚大于充分供油的膜厚. 根据图11(a)所 是更多向润滑轨道的中心区域回流，增强了接触区入
示的润滑油膜干涉图像，速度在1.8~20.8 mm/s速度区 口处的供油. 需要注意的是，玻璃盘表面的FAS转移