一种用于硬质合金或耐磨涂层的摩擦磨损试验机及摩擦磨损测试方法与流程

一、技术领域

本发明涉及一种用于硬质合金或耐磨涂层的摩擦磨损试验机及摩擦磨损测试方法，属于摩擦磨损技术领域。

二、

背景技术：

摩擦磨损是材料和机械零件失效的主要形式之一，并且磨损一般都是从材料的表面开始，因此研究磨损规律，提高材料和机械零件的耐磨性，对节约资源、减少材料消耗、延长机件寿命具有重要意义。现代工业发展越来越快，但随之也产生了许多问题，其中机器的磨损造成了人力、物力以及财力的极大浪费，因此对摩擦磨损性能的研究占有举足轻重的地位，其中包括整机和零件的摩擦磨损的台架研究，以及相应材料的摩擦磨损机理研究，而对摩擦磨损的研究非常复杂，不同的工况、不同运动形式以及不同接触副都会产生不同的变化，因此摩擦磨损试验机是十分必要的。

目前，国内外常用的金属摩擦试验机主要有mmw-1微机控制立式万能摩擦磨损试验机、mrh高速环块摩擦磨损试验机、gwl-1000型摩擦磨损试验机等几种，主要是用来测定金属的耐磨性能。由于这些试验机在制造成本高、检测时间长、占用空间大、加载荷低等方面在许多不足，有些试验机只能实现单参数(固定转速、低载荷)控制，已经不适应时代发展的要求。

三、

技术实现要素：

为了避免上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种用于硬质合金或耐磨涂层的摩擦磨损试验机及摩擦磨损测试方法。本发明摩擦磨损试验机可用于不同硬质合金材料在不同条件下的摩擦磨损实验，用质量磨损量来评定材料的耐磨性。

本发明用于硬质合金或耐磨涂层的摩擦磨损试验机，包括电动机1、变频器2、机架3和磨盘4，所述电动机1安装在机架3的下方并与变频器2相连，所述磨盘4通过圆心的螺孔套接固定于电动机1的输出轴上。

除此之外，在机架3上垂直设置有多个螺杆支撑臂5，并通过机架3上的安装孔安装固定；所述螺杆支撑臂5的下部套接安装支撑弹簧6，所述螺杆支撑臂5的上部套接安装加载弹簧7；在机架3的上方水平设置一上夹板8，上夹板8通过支撑弹簧6和加载弹簧7夹持固定，并通过螺杆支撑臂5顶部的调节螺母9调节水平及载荷。所述上夹板8可以通过调节螺母9在水平方向上上下移动。

在所述上夹板8的下方安装固定一夹具10，用以夹持试样。

在所述上夹板8上设置一水平仪11，用以判断是否水平。

所述多个螺杆支撑臂5为至少3个。

所述螺杆支撑臂5在机架3上的安装位置是以磨盘4的圆心为轴心对称分布。

夹具10在上夹板8上的安装固定位置必须使夹具10所夹持的试样的待测表面和磨盘4能够完全接触。

所述支撑弹簧6与加载弹簧7各参数均相同。

本发明用于硬质合金或耐磨涂层的摩擦磨损测试方法，包括如下步骤：

步骤1：用电子天平称量待测试样的初始质量m0；

步骤2：将待测试样夹持到摩擦磨损试验机的夹具上，通过调节螺母调节支撑弹簧及加载弹簧的长度使上夹板水平，此时不能使待测试样与磨具接触；调节变频器，使磨盘转动的频率降低至100-200转/min，缓慢调整调节螺母，压缩弹簧，调整的过程中使上夹板保持水平，直到待测试样与磨盘接触，此时的状态当做平衡状态，关闭开关，测量平衡状态下支撑弹簧及加载弹簧的长度并记录；

步骤3：通过调节螺母调节弹簧长度以施加载荷，在施加载荷的过程中使上夹板保持水平；调节变频器，设置频率、转速并开启开关，使磨盘在设置条件下运转10s，实验过程中加水冷却；10s后停止，取下待测试样，洗净吹干，在电子天平上测量待测试样的质量m1；

步骤4：计算磨损量m＝m1-m0。

本发明摩擦磨损试验机的适用测试对象为硬质合金或表面含有耐磨涂层的试样。

本发明摩擦磨损试验机针对上述测试对象，可通过变频器的频率调节实现摩擦速度的调节，节约实验时间，且方便模拟实际工况的使用速度。

本发明摩擦磨损试验机针对上述测试对象，可通过调节螺母改变加载弹簧的伸长量，调节施加载荷的大小，并且使上夹板保持水平，使夹持在夹具上的试样磨损面受力均匀。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明装置通过改变加载弹簧的伸长量来调节压力的大小，结构简单、造价低廉、适用硬质合金或者表面含有耐磨涂层的摩擦磨损试验，实验时间短，省时省力。

本发明装置具有调速系统，可在极低速或高速条件下，用来评定金属、涂层、陶瓷等材料的摩擦磨损性能，通过磨盘的离心力来将磨屑甩出，避免二次磨损。

四、附图说明

图1为本发明摩擦磨损试验机的结构示意图。

图中标号：1电动机，2变频器，3机架，4磨盘，5螺杆支撑臂，6支撑弹簧，7加载弹簧，8上夹板，9调节螺母，10夹具，11水平仪。

图2为螺杆支撑臂安装位置的俯视示意图。

图3是磨损量随时间的变化曲线图。

五、具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2所示，本发明用于硬质合金或耐磨涂层的摩擦磨损试验机，包括电动机1、变频器2、机架3和磨盘4，所述电动机1安装在机架3的下方并与变频器2相连，所述磨盘4通过圆心的螺孔套接固定于电动机1的输出轴上。

除此之外，在机架3上垂直设置有3个螺杆支撑臂5，并通过机架3上的安装孔安装固定；所述螺杆支撑臂5的下部套接安装支撑弹簧6，所述螺杆支撑臂5的上部套接安装加载弹簧7；在机架3的上方水平设置一上夹板8，上夹板8通过支撑弹簧6和加载弹簧7夹持固定，并通过螺杆支撑臂5顶部的调节螺母9调节水平及载荷。所述上夹板8可以通过调节螺母9在水平方向上上下移动。

在所述上夹板8的下方安装固定一夹具10，用以夹持试样。

在所述上夹板8上设置一水平仪11，用以判断是否水平。

所述螺杆支撑臂5在机架3上的安装位置是以磨盘4的圆心为轴心对称分布。

夹具10在上夹板8上的安装固定位置必须使夹具10所夹持的试样的待测表面和磨盘4能够完全接触。

所使用的支撑弹簧6与加载弹簧7各参数均相同。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

下面结合具体的实施例对本发明测试方法作详细说明，下面实施例是说明性的，而不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

实施例1：

选取cr12mov作为待测试样，采用金刚石磨盘进行对磨，加速实验过程。用于硬质合金或耐磨涂层的摩擦磨损测试方法如下：

步骤1：用电子天平称量待测试样的初始质量m0为5114.4mg；

步骤2：将待测试样夹持到摩擦磨损试验机的夹具上，通过调节螺母调节支撑弹簧及加载弹簧的长度使上夹板水平，此时不能使待测试样与磨具接触；调节变频器，使磨盘转动的频率降低至100-200转/min，缓慢调整调节螺母，压缩弹簧，调整的过程中使上夹板保持水平，直到待测试样与磨盘接触，关闭开关，此时的状态当做平衡状态，测量平衡状态下支撑弹簧及加载弹簧的长度并记录；

步骤3：通过调节螺母调节弹簧长度以施加载荷，在施加载荷的过程中使上夹板保持水平；调节变频器，设置频率、转速并开启开关，使磨盘在设置条件下运转10s，实验过程中加水冷却；10s后停止，取下待测试样，洗净吹干，在电子天平上测量待测试样的质量m1为5059.8mg；

步骤4：计算磨损量m＝m1-m0＝54.6mg。

改变实验条件进行实施例2-9的实验，实验参数及实验结果见下表1。

表1实施例1-9中实验参数及实验结果

从表1中数据可以看出，相同磨损时间下，磨损量m随施加载荷和转速的增加而迅速增加；而相同转速和载荷下，磨损量m随时间的变化曲线如图3所示，可以看出，磨损量随时间的变化近似为一条直线，虽有波动但相差不大，可以近似认为，相同转速和载荷下，单位时间内的磨损量相同。普通的mg-2000型高温高速摩擦磨损试验机在转速2500r/min，施加载荷500n，磨损10min后cr12mov的磨损量为0.0021g。与本发明的摩擦磨损试验机相比，磨损周期较长，磨损量太小不易测量且误差较大。