Page 34 - 《摩擦学学报》2021年第2期

第 2 期 程焯, 等: 两种水基摩擦改性剂对轮轨黏着和损伤性能的影响 179

(a) FM1 (b) FM2

Fig. 2 Images of FMs coated on rail samples
图 2 水基摩擦改性剂在钢轨试样表面的额涂敷照片

(2) 水基FM最佳涂敷量下轮轨摩擦磨损试验 左右，加入摩擦改性剂后，轮轨黏着系数迅速降低至
轮轨试样首先在干态下跑合5 000 r，然后以最佳 0.1左右，随着循环次数的增加，黏着系数以不同的变
涂敷量添加水基FM，每当黏着系数恢复至0.4时再添 化趋势逐渐增加，最终恢复至干态水平. 涂敷量较少
加1次，直至循环次数达到60 000 r. 为保证试验结果 时，如2~6 μl，进入轮轨界面的摩擦改性剂较少，黏着
可靠性，所有试验均重复2次. 系数随循环次数几乎呈线性增加至干态水平. 涂敷量
试验前后使用无水乙醇在超声波清洗仪中清洗 较大时，黏着系数随循环次数的增长趋势不同. 涂敷
试样10 min并干燥处理，利用电子分析天平(JA4103± FM1后，轮轨黏着系数小于0.2时增长速度快，在
0.1 mg)对试验前后的试样称重10次取平均值，并计算 0.2~0.3范围内增长速度逐渐降低，在0.3~0.4范围内增
试样的磨损率；利用维氏硬度仪(MVK-H21，Japan)测 长速度较慢；随单次涂敷量增加，轮轨黏着系数维持
量轮轨试样试验前的表面硬度和试验后剖面硬度；利 在0.2~0.4范围内的作用转数明显增加[见图3(a)]. 涂敷
用轮廓仪测量试验后轮轨试样的表面粗糙度；利用光 FM2后，轮轨黏着系数小于0.2时增长速度较慢，在
学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察试验后 0.2~0.3范围和0.3~0.4范围内增长速度较快；随单次涂
轮轨试样表面及剖面损伤. 敷量增加，黏着系数低于0.2的作用转数却逐渐增大，

而黏着系数维持在0.2~0.4范围内的作用转数增加不
2 结果与讨论
明显[见图3(b)]. 可以看出：干态下涂敷摩擦改性剂

2.1 水基摩擦改性剂介质下轮轨黏着行为 后，轮轨黏着系数可从0.3~0.5的较高范围调节至
图3给出了FM1和FM2在不同涂敷量下轮轨间的 0.2~0.3范围和0.3~0.4范围，摩擦改性剂种类和涂敷量
黏着系数曲线. 干态下轮轨黏着系数维持在0.35~0.45 对其摩擦调节性能有明显影响. FM1在用量较大时(大

0.6 0.6
2 μl 4 μl 6 μl 8 μl 10 μl 2 μl 4 μl 6 μl 8 μl 10 μl
12 μl 14 μl 16 μl 18 μl 20 μl 12 μl 14 μl 16 μl 18 μl 20 μl
0.5 0.5
Add FM1 0.4 Add FM2
Adhesion coefficient 0.3 Adhesion coefficient 0.3
0.4

0.2
0.2
0.1 0.1
0.0 0.0
0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000
Cycles Cycles
(a) FM1 (b) FM2

Fig. 3 Adhesion coefficients between wheel and rail under different dropping amounts of two FMs
图 3 水基摩擦改性剂不同涂敷量下轮轨间黏着系数