密封材料盤根密封產(chǎn)品碳素盤根高水基盤根耐高溫盤根芳綸纖維盤根盤根密封高溫密封材料高碳盤根石墨纖維盤根芳綸纖維盤根進(jìn)口芳綸盤根杜邦芳綸盤根混編盤根混編纖維盤根耐水盤根高水基盤根環(huán)黑高水基盤根高水基盤根高水基纖維盤根高碳盤根

橡膠的彈性很大，摩擦系數(shù)與滑動(dòng)速度有關(guān)。當(dāng)滑動(dòng)速度很低時(shí)，靜摩擦系數(shù)低于動(dòng)摩擦系數(shù)，形成無(wú)聲的滑動(dòng)；滑動(dòng)速度較高時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)尖叫聲；當(dāng)橡膠與其它材料進(jìn)行干摩擦?xí)r，在正常速度下摩擦系數(shù)達(dá)0.8~1.0左右。

圖3-26表示鋼—鋼，鋼—鑄鐵和鋼——銅三對(duì)摩擦副在滑動(dòng)速度為6m/sec時(shí)，邊界摩擦狀態(tài)下的摩擦系數(shù)。從圖中可以看到，相同的金屬的金屬摩擦副，其摩擦系數(shù)最大。

物休表面上總是覆蓋著一層氧化膜和其它污染物質(zhì)，這類膜具有一定的強(qiáng)度。當(dāng)外載荷不超過(guò)一定限度時(shí)，表面的摩擦實(shí)際上是表面膜間的摩擦。當(dāng)外載過(guò)大或由于溫度等其它因素使表面膜破壞時(shí)才會(huì)發(fā)生金屬間的直接接觸形成表面粘著。

盡管表面膜的厚度很?。ㄖ挥?span lang="EN-US">nm數(shù)量級(jí)）但它對(duì)摩擦有重要的影響。薄膜的強(qiáng)度比金屬材料低，它是易于剪切的。過(guò)厚的表面膜將使摩擦增大，因?yàn)榇藭r(shí)的摩擦過(guò)程發(fā)生在表面膜內(nèi)。溫度會(huì)影響表面膜在表面上的吸附，還會(huì)影響它的厚度，從而改變表面膜的作用，以影響摩擦的大小。

既然表面膜的存在會(huì)使摩擦系數(shù)減小，那么就可以根據(jù)表面摩擦系數(shù)的大小變化來(lái)判斷表面的潔凈程度。例如對(duì)沒(méi)有添加專門潤(rùn)滑劑的光滑表面，其摩擦系數(shù)約為0.1，若用汽油、酒精或石油醚清洗并干燥表面時(shí)，表面的摩擦系數(shù)會(huì)增大到0.2或更高；當(dāng)使用活性類細(xì)粉以及氧化硅膠細(xì)末擦拭表面，其摩擦系數(shù)可提高到0.7以上。用表面活性物質(zhì)可以有效地去除表面污染膜以獲得十分潔凈的表面。

接觸式機(jī)械密封材料和非接觸式機(jī)械密封材料的摩擦工況隨密封材料介質(zhì)性質(zhì)和工作條件等變化。通常在密封材料端面有波度，偏心或傾斜時(shí)出現(xiàn)液體摩擦工況；在重載、低速及低粘度液體的工作條件下可能出現(xiàn)邊界摩擦工況；在開(kāi)、停車時(shí)會(huì)出現(xiàn)干摩擦工況。

為了控制密封材料的摩擦工況、通常采用摩擦系數(shù)、膜厚（或間隙）與密封材料準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系曲線來(lái)反映摩擦工況及其變化。這一關(guān)系曲線摩擦特性。

密封材料的摩擦系數(shù)和膜厚與密封材料準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系式可以歸納為：

圖3-27的示為典型的摩擦特性。國(guó)3-27a機(jī)械端面密封材料的f——G特性，而圖3-27b為唇狀密封材料的f——G特性。圖中空心點(diǎn)為密封材料點(diǎn)，而黑點(diǎn)為泄漏點(diǎn)。Φ=Φc為密封材料與泄漏分界線（臨界值）；當(dāng)p<Φc時(shí)密封材料泄漏；當(dāng)Φ>Φc時(shí)密封材料不泄漏。

此外，摩擦特性還可以用來(lái)區(qū)別密封材料的摩擦狀態(tài)。圖3-28所示為判別摩擦狀態(tài)用摩擦特性，在摩擦學(xué)中叫做斯屈列貝克曲線（Stribeek Curve）。如圖3-28a所示，①~② 為紊流區(qū)，②~③ 為層流區(qū)。①~③ 為液體潤(rùn)滑（厚膜潤(rùn)滑）區(qū)，該區(qū)的流體膜厚度與表面粗糙度比（膜厚比）λ=h/σ較大。在該區(qū)λ=3~5。③~④ 為流體潤(rùn)滑與邊界潤(rùn)滑的混合潤(rùn)滑區(qū)（虛線），該區(qū)λ≤3，第一凸峰可能接觸。③~④為彈性流體潤(rùn)滑或部分彈性流體潤(rùn)滑（薄膜潤(rùn)滑）區(qū)λ≈3。④~⑤為邊界潤(rùn)滑區(qū)，該區(qū)膜厚非常薄，λ≤1會(huì)造成固體接觸。④~⑥為邊界潤(rùn)滑與固體摩擦的混合潤(rùn)滑區(qū)（虛線），該區(qū)λ≥0.4。⑥~⑦為固體摩擦區(qū)，λ>0.4完全失去液膜承載能力。

摩擦工況 干摩擦 邊界摩擦 混合摩擦 流體摩擦

潤(rùn)滑狀態(tài) 無(wú)潤(rùn)滑 僅在配合面上有吸附的氣膜和/或液膜 部分潤(rùn)滑 完全潤(rùn)滑

粘度影響 無(wú)影響 部分影響 決定性影響

過(guò)程特征 配合表面表面凸峰處焊合 在少數(shù)分子層有分子的機(jī)械作用 部分的機(jī)械作用和部分的流體動(dòng)壓和流體靜壓作用（包括微觀流體動(dòng)壓與靜壓作用） 流體動(dòng)壓和/或流體靜壓作用

隨著摩擦產(chǎn)生的重要現(xiàn)象之一就是磨損，這是摩擦而產(chǎn)生的損壞現(xiàn)象。廣義地理解，可以將表面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不斷發(fā)生損耗的過(guò)程或者產(chǎn)生殘余變形的現(xiàn)象都叫做磨損，而在考核密封材料壽命時(shí)則將磨蝕、腐蝕、疲勞、熱裂、沖蝕、老化等損壞形式都當(dāng)成磨損。密封材料面的磨損實(shí)質(zhì)上是一個(gè)包含著磨蝕、腐蝕、疲勞、沖蝕等在內(nèi)的復(fù)雜過(guò)程。磨損不僅是材料消耗的主要原因，也是影響機(jī)器使用壽命的重要因素。材料消耗，最終也反映到能源的消耗上，減少磨損是節(jié)約能源所不可忽視的一環(huán)。此外，在工業(yè)自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)中，某一零件的磨損失效，就會(huì)影響全線的生產(chǎn)。因此，為了延長(zhǎng)密封材料的壽命，必須了解磨損機(jī)理、規(guī)律、影響因素和磨損率。

一、磨損的主要形式及轉(zhuǎn)化

磨損的形式有以下幾種：粘附磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、微動(dòng)磨損和腐蝕磨損。

1．粘附磨損

由于表面上存在著粗糙凸起，表面間的接觸發(fā)生在分散的凸起處。摩擦?xí)r，接觸點(diǎn)處發(fā)生變形，潤(rùn)滑油膜及表面膜破裂時(shí)，會(huì)出現(xiàn)金屬間的直接接觸，連接點(diǎn)不斷被剪切斷，同時(shí)又產(chǎn)生出新的連接點(diǎn)。

若剪切發(fā)生在結(jié)點(diǎn)界面上，則兩表面沒(méi)有磨損；若剪切發(fā)生在金屬內(nèi)部，則會(huì)出現(xiàn)表面間金屬的轉(zhuǎn)移，表面受到破壞和磨損。金屬的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象是粘附磨損的主要特點(diǎn)。

從粘附磨損外觀看以下幾種形式：

（1）涂抹：一個(gè)表面的材料（通常是會(huì)軟化或熔化的材料）發(fā)生遷移，并以薄層重新涂敷到一個(gè)或兩個(gè)表面的現(xiàn)象。如機(jī)械密封材料的銅環(huán)材料涂抹到鋼環(huán)表面上。

（2）擦傷：由表面局部固相焊合而引起的沿滑動(dòng)方向形成的微細(xì)擦痕的現(xiàn)象。

（3）劃傷：由表面局部固相焊合引起的沿滑動(dòng)方向形成較嚴(yán)重的抓痕現(xiàn)象。

（4）膠合：兩滑動(dòng)表面間發(fā)生固相焊合引起的局部損傷，但尚未出現(xiàn)局部熔焊的現(xiàn)象。

（5）咬死：由界面摩擦致使表面焊合而造成表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)停止。這種表面焊合是由于固體表面間的附附作用所引起的。產(chǎn)生咬死現(xiàn)象時(shí)。粘結(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度相當(dāng)大，表面瞬時(shí)閃發(fā)溫度也相當(dāng)高。因此，粘附著較大，粘結(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度相當(dāng)高，粘結(jié)點(diǎn)不能從基體上剪切掉，以致迫使相對(duì)運(yùn)動(dòng)停止。

在某些情況下，粘附磨損所產(chǎn)生的表面間密封材料的轉(zhuǎn)移可能是有利的。例如金屬與高分子材料摩擦?xí)r，高分子材料轉(zhuǎn)移到金屬表面上去并在其上形成單分子層，會(huì)有利于降低摩擦與磨損。

有時(shí)在摩擦中轉(zhuǎn)移的材料會(huì)從表面上脫落下來(lái)。它們旅離在摩擦表面之間，會(huì)造成表面的另一種磨損形式—磨料磨損。

阿查得（Archard）根據(jù)摩擦模型推導(dǎo)出一個(gè)粘附磨損定律。設(shè)摩擦表面上的粗糙突起是些具有相同半徑的半圓球。當(dāng)兩個(gè)這樣的表面互相接觸時(shí)，每個(gè)接觸點(diǎn)的接觸面積為，a為接觸點(diǎn)半徑；每個(gè)接觸點(diǎn)所承受的載荷為—材料屈限極限）。

設(shè)接觸點(diǎn)的數(shù)目為n個(gè)，

根據(jù)上述分析可得出磨損定律如下：“摩擦物體的磨損量Q與摩擦滑動(dòng)行程L成正比；與外載荷W的大小成正比；與摩擦副中較軟材料的屈服極限（或硬度H）成反比例。”

這些定律中的第一點(diǎn)在各種條件下都能適用；第二點(diǎn)適用于一定的載荷范圍。實(shí)踐表明，表面間的平均壓力增大到某一臨界值后，磨損量會(huì)急劇增加。圖3-29中所示為不同硬度鋼的粘附磨損系數(shù)K/HB與平均壓力（p=W/A-A名義面積）的關(guān)系。當(dāng)平均壓力超過(guò)材料硬度的1/3時(shí)，磨損量會(huì)急劇增加。這是因?yàn)樵诤芨叩妮d荷下，整個(gè)接觸表面呈塑性，因而實(shí)際接觸面積不再與載荷成正比，會(huì)發(fā)生大面積的焊合和咬死。因此，表面間允許的最大平均壓力不得超過(guò)1/3HB，以免發(fā)生嚴(yán)重的粘附磨損。

2．磨粒磨損

磨粒磨損是常見(jiàn)的一種磨損形式。它約占磨損總數(shù)的一半。磨粒磨損是接觸表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)由硬質(zhì)顆?；蜉^硬表面上的微凸體，在摩擦過(guò)程中引起表面擦傷與表層材料脫落。

圖3-29  鋼的磨損系數(shù)與平均壓力關(guān)系

根據(jù)磨損件相互位置來(lái)分，有二體磨料磨損和三體磨料磨損（圖3-30a及b）。當(dāng)磨料或一個(gè)具有硬質(zhì)凸起的表面與一個(gè)表面相作用的情況稱為二體磨料磨損；當(dāng)兩摩擦表面間存在第三物件（磨料）及硬質(zhì)顆粒，它與兩表面均有相互作用的情況稱為三體磨料磨損。

一般說(shuō)來(lái)，三體磨料磨損多屬于高應(yīng)力碾碎式磨料磨損，如顎式破粹機(jī)、球磨機(jī)等。此時(shí)磨料與金屬表面接觸處產(chǎn)生較高的壓應(yīng)力，此種壓應(yīng)力大于磨料的壓潰強(qiáng)度，金屬表面被拉傷。對(duì)韌性材料，可以產(chǎn)生表面塑性變形或疲勞；對(duì)于脆性金屬材料，則產(chǎn)生碎落或剝落。

二體磨料磨損可以是齒削式磨削式磨料磨損，如破碎機(jī)的錘頭等零件的破壞即屬此類。此時(shí)，磨料對(duì)材料表面產(chǎn)生高的沖擊應(yīng)力，使金屬表面的材料被磨料沖擊，磨出較深的溝槽，并有大顆粒的材料從表面上脫落下來(lái)。

二體磨料磨損可以是低應(yīng)力的磨損，例運(yùn)輸機(jī)、犁鏵等零件的破壞即屬此類。此時(shí)，磨料對(duì)密封材料表面的應(yīng)力，不超過(guò)磨料的壓潰強(qiáng)度，因此，金屬表面產(chǎn)生挫傷或微小的切削痕跡。

總的來(lái)說(shuō)，磨料磨損是一處“微觀切削過(guò)程”。磨料會(huì)使表面層材料受到交變的變形，產(chǎn)生交變的接觸應(yīng)力使表面發(fā)生疲勞破壞。但是，磨料顆粒對(duì)表面的機(jī)械作用總是占有主要地位。

圖3-31表示一個(gè)簡(jiǎn)化了的磨料磨損模型。其中一個(gè)表面是由一系列錐角為2θ的錐形硬凸起組成，另一個(gè)表面為較軟的平面。根據(jù)這個(gè)模型可以導(dǎo)出磨料磨損時(shí)各主要因素影響的定性表達(dá)式。

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