Page 18 - 《摩擦学学报》2020年第6期

第 6 期 高贵, 等: 表面织构对PTFE复合材料摩擦磨损行为的影响 701

表 4 体积磨损率—响应面模型方差分析结果
Table 4 Volume wear rate -results of ANOVA of the response surface model

Source of variation Sum of squares Degree of freedom Mean square F value P-value, prob>F Status
Model 69.42 9 7.71 3.86 0.044 5 significant
1.26 1 1.26 0.63 0.454 1 −
X 1
0.66 1 0.66 0.33 0.584 9 −
X 2
17.29 1 17.29 8.64 0.021 7 −
X 3
2.06 1 2.06 1.03 0.344 1 −
X 1 X 2
2.50 1 2.50 1.25 0.300 8 −
X 1 X 3
1.32 1 1.32 0.66 0.442 9 −
X 2 X 3
2
X 1 9.34 1 9.34 4.67 0.067 5 −
2
X 2 30.91 1 30.91 15.45 0.005 7 −
2
X 3 1.00 1 1.00 0.50 0.502 9 −
Residual 14.00 7 2.00 − − −
Lack of fit 10.82 3 3.61 4.53 0.089 3 Not significant
Pure error 3.18 4 0.80 − − −
Cor total 83.42 16 − − − −
2
R 0.832 1 − − − − −
Predicted vs Actual
到最大和最小值；当摩擦角度一定时，摩擦系数随着
10.00 槽宽的增大，先减小后增大，槽宽为300 μm左右时摩
Predicted volume wear rate 6.00 似，当槽间距一定时，随着摩擦角度的增大，摩擦系数
8.00
擦系数较小. 图6(c)所示摩擦系数变化规律与图6(b)相

先增大后减小，摩擦角度为45°左右时摩擦系数均达
4.00
到最大，摩擦角度为90°左右时摩擦系数最小；当摩擦
2.00
0.00 角度一定时，随着槽间距的增大，摩擦系数先减小后
增大，槽间距为300 μm左右时摩擦系数较小.
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
Experimental volume wear rate 由摩擦系数典型分析结果(表5)可以看出，3个因

Fig. 5 Actual volume wear rate vs the predicted values 素的特征值(有正有负)表明此二次响应面是马鞍形曲
图 5 体积磨损率预测值与试验值对比 面，稳定点是鞍点，无极值存在. 因此，不能直接从二

3D响应曲面. 从图6(a)可以看出，摩擦系数随着槽宽 次响应面图上找出最佳织构参数，需进行岭脊分析.
与间距的增大，均呈现出先减小后增大的趋势，说明 利用SAS 9.2软件进行岭脊分析，对3个试验因素进行
其存在极小值点. 由图6(b)可以发现，当槽宽一定时， 寻优，得出回归模型存在稳定点，摩擦系数最小估计
摩擦系数随着摩擦角度的增大，呈现出先增大后减小 值为0.147. 此时3个因素取值分别为沟槽宽度323.2 μm、
的趋势，摩擦角度分别在45°和90°左右时摩擦系数达 沟槽间距295.4 μm、摩擦角度88.7°.

Design points above predicted value Design points above predicted value Design points above predicted value
Design points below predicted value
Design points below predicted value
Y 1 /(Friction coefficient) 0.175 Y 1 /(Friction coefficient) 0.175 Y 1 /(Friction coefficient) 0.175
Design points below predicted value
0.170
0.170
0.170
0.165
0.165
0.165
0.160
0.160
0.160
0.155
0.155
0.155
0.150
0.150
0.150
0.145
400 400 0.145 80 400 0.145 80 400
X 1 /(Groove width/μm)
X 1 /(Groove width/μm)
350 350 60 300 350 60 300 350
300 300 40 40
250 250 20 250 20 250
200 200 X 3 /(Angle/°) 0 200 X 3 /(Angle/°) 0 200 X 2 /(Spacing/μm)
X 2 /(Spacing/μm)
(a) (b) (c)

Fig. 6 3D response surfaces of friction coefficient of PTFE composites and texture parameters
图 6 PTFE复合材料摩擦系数与织构参数的3D响应面