Page 117 - 《摩擦学学报》2021年第2期

262 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

0.20 0.20
0.18 0.18
0.16 0.16
Friction coefficient 0.12 A B Friction coefficient 0.12 A B
0.14
0.14
0.10
0.10
0.08
0.08
0.06
0.04 25 ℃ 0.06 60 ℃
0.04
0.02 0.02
0.00 0.00
0 50 100 150 0 50 100 150
Time/s Time/s

Fig. 2 Friction coefficient of drawing fluids A and B at elevated temperatures
图 2 使用硬质合金球/黄铜盘摩擦副在不同温度下拉丝液的摩擦系数

黄铜盘作为摩擦副. 硬质合金球的表面粗糙度R 为70 nm. 0.22
a
黄铜盘分别使用600、800、1 200和2 400目的SiC砂纸 0.20
0.18
进行抛光，抛光后表面粗糙度R 为100~180 nm. 摩擦 0.16
a
副的运动方式为往复滑动，试验前在接触区处滴0.5 ml 0.14
0.12
拉拔液(质量分数为5%)进行润滑，然后使上下试样接 Friction coefficient 0.10 A B
触并施加载荷30 N. 试验中，上试样硬质合金球固定 0.08
0.06
不动，下试样做往复式直线运动，冲程为1 mm，往复 0.04
0.02
频率30 Hz，试验时间为180 s. 试验温度分别为室温和
0.00
60 ℃(60 ℃为拉拔过程中拉拔液的最高使用温度). 为 0 50 100 150
time/s
了使试验更接近钢丝的拉拔过程，在UMT3试验机上
Fig. 3 Friction coefficient of drawing fluids A and B
采用上试样为ϕ0.5 mm的黄铜丝，下试样为ϕ15 mm的 图 3 使用黄铜丝/聚晶金刚石盘摩擦副A，B两种拉丝液的
聚晶金刚石盘(R 100~200 nm)进行试验. 试验前在接 摩擦系数
a
触区处滴0.5 ml拉拔液(质量分数为5%)进行润滑，然
B润滑的初始摩擦系数为0.22，之后快速下降到0.14，
后使上下试样接触并施加载荷10 N. 试验中，下试样
而后平稳在0.15，然后基本上保持不变.
聚晶金刚石盘固定不动，上试样黄铜丝沿长度方向往
硬质合金球/黄铜盘摩擦试验后，黄铜盘上的磨痕
复直线运动，冲程4 mm，往复频率5 Hz，试验时间180 s，
如图4(a~b)所示. 从图中可以看出，使用拉拔液A润滑
温度为室温.

得到的磨痕(磨损体积为2 599 759 μm )远大于使用拉
3
2.2 摩擦磨损性能
3
拔液B润滑得到的磨痕(磨损体积为1 446 615.9 um ).
硬质合金球/黄铜盘摩擦系数曲线如图2所示，温
进一步使用SEM对磨痕区的微观形貌进行观测，如
度为25 ℃时，使用拉丝液B润滑的初始摩擦系数为
图5(a)所示. 可以看到，使用拉拔液A润滑的磨痕表面
0.175，之后，随着时间的延长摩擦系数逐渐降低到
0.15. 使用拉拔液A润滑的初始摩擦系数为0.165，之后 比较光滑，没有明显的腐蚀坑，但是存在刮擦的痕迹.
快速下降到0.145，然后基本上保持不变. 在温度为60 ℃ 使用拉拔液B润滑的磨痕区表面比较粗糙[图5(b)]，出
情况下，使用拉拔液B润滑的初始摩擦系数为0.16，之 现了明显的材料沿着剪切方向塑性流动的痕迹以及
后逐渐降低到0.11. 使用拉拔液A润滑的摩擦系数初 大量的腐蚀微坑. 这样的表面微观形貌有助于增强橡
始为0.145，然后下降到0.12，随着摩擦时间的延长逐 胶与铜表面的附着力. 研究中同时对摩擦副的对偶面
渐升高到0.14. 在两种试验温度条件下，使用拉丝液 硬质合金球表面进行了观测，如图6所示. 可以看出，
B的初始摩擦系数均高于使用拉丝液A. 使用拉拔液A润滑的球表面，存在很多黑色斑点[图
黄铜丝/聚晶金刚石盘的摩擦系数曲线如图3所 6(a)]. EDS能谱分析表明，黑色斑点区域可以看到强
示，使用拉丝液A润滑的初始摩擦系数为0.2，之后，随 度较大的Cu元素峰[图6(b)]. 这表明在摩擦过程中黄
着时间的延长摩擦系数逐渐降低到0.13. 使用拉丝液 铜试样产生的磨屑吸附到球表面，形成了材料转移.