Page 53 - 摩擦学学报2025年第10期

1450 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

Low speed Nominal speed High speed
(a) (b) (c)

311 μm
GCr15 (FP1) 310 μm 579 μm

100 μm 100 μm 100 μm

(d) (e) (f)

329 μm 337 μm 516 μm
GCr15 (FP2)

100 μm 100 μm 100 μm

(g) (h) (i)

302 μm 329 μm 333 μm
GCr15 (FP3)

100 μm 100 μm 50 μm

Fig. 9 Wear scars of GCr15 ball after 60 min frictional test under heavy load: (a) FP1+low speed; (b) FP1+nominal speed;
(c) FP1+high speed; (d) FP2+low speed; (e) FP2+nominal speed; (f) FP2+high speed; (g) FP3+low speed;
(h) FP3+nominal speed; (i) FP3+high speed
图 9 GCr15球在高载荷下长磨60 min后的磨斑：(a) FP1+最低转速；(b) FP1+额定转速；(c) FP1+高转速；(d) FP2+
最低转速；(e) FP2+额定转速；(f) FP2+高转速；(g) FP3+最低转速；(h) FP3+额定转速；(i) FP3+高转速

(1) 以球的未磨损区域为对象，基于白光干涉仪 值，根据单段磨痕长度在磨损圆周长度的比例，计算
测得的球面坐标数据拟合出球心坐标； 得到20CrMo盘磨损圆周的磨损量.
(2) 以球心坐标为基准，将球面展开，即可获得磨 将3组摩擦副材料在不同速度下的磨痕深度和磨
损区域各点的深度数据； 损量进行了统计，结果列于表1中. 3组摩擦副中的钢
(3) 将磨损深度在磨损区域的面积上进行积分计 球在最低转速和额定转速下磨损深度均不超过5 μm.
算，即可得到GCr15球的磨损区域的磨损量. 在高转速下，FP1、FP2和FP3的钢球对应的最大磨损
20CrMo盘的磨损深度和磨损量的计算更复杂一 深度分别为20.9、16.9、5.3 μm. 在高载荷的工况条件
些，计算流程如下. 下，FP1和FP2在高转速时材料会发生严重的磨损. FP3
(1) 以盘的未磨损区域为对象，基于白光干涉仪 表现更稳定，不同转速下磨损量的增长幅度较小.
测得的盘面坐标数据拟合出基准面； 采用磨损量可以对不同摩擦副在相同速度下的
(2) 基于(1)中计算得到的基准面，截取1.6 mm长 耐磨性能进行比较，对于不同速度下摩擦副的磨损程
的磨痕，得到磨痕区域内各点的磨损深度数据； 度只能进行定量分析，因此引入磨损率进行定性分析.
(3) 将(2)中单段磨痕区域内的磨损深度在面积上 磨损率(wear rate，WR)的计算公式为
进行积分计算，可得到该磨痕区域的磨损量； V
WR = (2)
(4) 重复(2~3)步，获得磨损圆周上多段磨痕区域 F ×D
3
的磨损量(本文中取6段)，计算得到单段磨痕区域的磨 式中：V为磨损体积，单位为μm ；F为法向加载力，单
损量平均值； 位为N，本文中法向加载力为103 N；D为相对滑动距
(5) 基于(4)中计算得到的单段磨痕的磨损量平均 离，单位为m.