Page 64 - 《摩擦学学报》2021年第2期

第 2 期 黄明吉, 等: 丝径对316L不锈钢丝摩擦磨损行为的影响 209

Width 392.1 μm Length 432.6 μm Severe wear area Width 363.6 μm
(a) (b) (c) (d)

Rough area Length 571.2 μm
Dents
Groove
Pits
Pits Adhesion Direction of friction
60° 60° Severe wear area
Direction of friction
200 μm 10 μm 200 μm 10 μm
(a~b) Φ0.4 mm (c~d) Φ0.6 mm
(e) Width 458.3 μm (f) (g) Width 406.1 μm (h)
Rough area

Pits Length 773.4 μm Rough area
Adhesion
Length 583.1 μm
Adhesion Direction of friction
60° 60°
Direction of friction
200 μm 10 μm 200 μm 10 μm
(e~f) Φ0.8 mm (g~h) Φ1.0 mm

(i) (j)
Width 406.2 μm

Dents

Length 821.7 μm
Adhesion
60°
Direction of friction
200 μm 10 μm
(i~j) Φ1.2 mm

Fig. 4 SEM morphology of wear scar of different wire diameters under a load of 15 N
图 4 15 N载荷条件下，不同丝径磨痕形貌的SEM照片

状态一致的情况下，接触应力的大小将直接影响其摩 表 1 15 N载荷下各丝径不锈钢丝磨痕尺寸
擦磨损行为 [19] . 采用赫兹理论分析接触表面应力情 Table 1 Stainless steel wire wear mark size of each wire
况，结合磨痕的形状及接触方式确定其接触面最大接 diameter under 15 N load

[17]
触应力计算公式 为 Wire diameter/mm Φ0.4 Φ0.6 Φ0.8 Φ1.0 Φ1.2
Width/μm 392.1 364.6 458.3 406.1 406.2
3N Length/μm 432.6 571.2 583.1 773.4 821.7
P 0 = (1)
2S Area/μm 2 133 221.2 163 566.6 209 885.7 246 676.1 262 145.9
式中：P 为最大接触应力；N为接触载荷；S=πab为接触
0
面积(a和b分别为椭圆形状磨痕的长短半轴). 由图4发 面黏附磨屑现象和坑蚀现象逐渐减轻，划痕清晰可见.
现磨痕投影近似呈椭圆状，两边不对称，为便于统计， 根据赫兹理论，将表1中各丝径磨痕数据代入公式计
定义椭圆磨痕长轴距离为L，短轴距离为W，其中 算发现，在相同载荷下，接触表面最大接触应力随丝
L=2a、W=2b，列磨痕数据列于表1中. 径的增加而逐渐降低，且接触应力在磨痕表面由中间
观察图4中磨痕的SEM照片时，发现在细丝径的 向两边衰减. 对细丝径而言，其磨痕表面接触面积较
磨痕表面，磨痕呈凹型椭圆状，中心部分黏着磨损严 小，产生的接触应力较大，且应力集中于接触表面，导
重，接触表面有大块黏附磨屑，并伴有片状剥落区域， 致细丝径的磨损深度逐渐加深，磨痕表面产生大量磨
而粗丝径表面，磨痕呈平面椭圆状，磨损深度较轻，表 屑，而产生的大量磨屑在接触表面易团聚且不易排