Page 66 - 《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 211

降低与丝径的增加呈线性关系. 到达60 min时，高速状态下接触面内的磨屑已经达到

2.3 速度对不同丝径不锈钢丝摩擦磨损行为的影响 了稳定磨损阶段，如图2(a)所示，而低速状态下因为磨
为探究速度参数的改变对丝径对不锈钢丝摩擦 损距离是高速状态下的磨损距离的一半，其接触面内
磨损行为的影响，试验测试了载荷为10 N，速度分别 的磨屑还处于第三体床的形成和磨灭阶段，使低速状
为120和240 mm/min，磨损时间为60 min时，不锈钢丝 态下的磨屑还未达到稳定磨损阶段，因此在相同时间
摩擦系数和磨损深度随丝径的变化曲线(图6). 由图6 内，低速状态下表现出具有较低的摩擦系数；同时又
中可以看出，速度参数不改变不锈钢丝的摩擦系数和 因为低速状态下不锈钢丝的往复行程为高速状态的
磨损深度随丝径变化的规律，即同速条件下各丝径摩 一半，因此呈现出磨损深度值低的现象. 而在不同速
擦系数和磨损深度的曲线变化规律基本相同；在相同 度、相同磨损行程状态下，高速状态下细丝径磨损深
的磨损时间内，低速状态下不同丝径不锈钢丝的摩擦 度较高，如图6(b)所示，这是因为速度参数的变化也会
系数和磨损深度值均较低，并且随着速度的增加，不 影响其磨损状态，随速度增加，其表面温度升高，导致
同丝径不锈钢丝摩擦系数和磨损深度有不同程度的 材料强度降低，易氧化，使磨屑增多，磨损量随之增
增加；同时对比图中120 mm/min(60 min)和240 mm/min 大. 同时观察图2(b)可以看出，在同载荷、同速状态下，
(30 min)两组数据发现，在相同磨损距离的情况下，不 粗丝径试件的磨损深度在较短的磨损距离内就达到
锈钢丝的摩擦系数基本重合，磨损深度中高速状态下 了稳定磨损阶段，而细丝径试件的磨损深度还在随着
的细丝径有小幅度升高现象. 磨损距离的增加而不断加深，所以最终呈现出两种速
试验结果表明，在两种速度条件下，当摩擦时间 度下，粗丝径磨损深度变化明显小于细丝径的现象.

(a) 70 (b) 240 mm/min (60 min)
1.0
120 mm/min (60 min)
60
240 mm/min (30 min)
Friction coefficient 0.8 Wear depth/μm 40
50
0.9
30
240 mm/min (60 min)
0.7
120 mm/min (60 min) 20
240 mm/min (30 min)
10
0.6
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Wire diameter/mm Wire diameter/mm
Fig. 6 Variation curve of friction coefficient (a) and wear depth (b) with wire diameter at different speeds
图 6 不同速度下摩擦系数(a)与磨损深度(b)随丝径变化曲线

3 结论 响较小，对细丝径的影响较大；载荷参数的改变并不
影响丝径对摩擦系数的变化规律.
a. 相同速度和载荷试验条件下，随着丝径的增
c. 同速条件下各丝径摩擦系数和磨损深度的曲
加，其各丝径实际接触面积的形状和磨屑的排出状态
不同，导致不同丝径不锈钢丝的磨损深度随丝径增大 线变化规律基本相同，即速度参数的改变不影响丝径
成非线性减小趋势；摩擦系数随丝径的增加，呈非线 对不锈钢丝摩擦磨损的影响规律；在相同的磨损时间
性增大趋势；而不同丝径实际接触面积的改变量的不 内，磨损距离的不同导致低速状态下各丝径不锈钢丝
同，导致随丝径增加，摩擦系数和磨损深度的增大或 的摩擦系数和磨损深度值均较低，且随速度增加，细
减小趋势逐渐趋于平稳. 丝径不锈钢丝磨损深度增加的幅值明显高于粗丝径.
b. 建立磨损深度与丝径之间的关系可以较全面
参 考 文 献
地评定丝径对不锈钢丝摩擦磨损行为的影响，通过拟
[ 1 ] Ao Hongrui, Jiang Hongyuan, Yan Hui, et al. Research of a metal
合不同载荷条件下，磨损深度与丝径的关系式，发现
rubber isolation system based on complex stiffness[J]. Journal of
同载荷条件下，磨损深度均呈现随丝径增大逐渐减小
Harbin Institute of Technology, 2005(12): 1615–1617+1693
的规律，其中载荷参数对粗丝径试件的磨损深度的影 (in Chinese) [敖宏瑞, 姜洪源, 闫辉, 等. 基于复刚度模型的金属橡