(4) 滑动速度的影响
当接触面之间的滑动速度增大时,摩擦表面会发热和变形的情况,因而摩擦系数也会发生改变。其中最主要的缘由是摩擦滑动速度的提高会使接触面的温度显著提高,进而改变接触面的材料的性质和接触情况,从而改变摩擦系数。但是 一些对温度的影响不大的材料如石墨在进行摩擦时,它的摩擦系数基本不变。
(5) 环境温度的影响
环境的温度同样会影响材料的性质和接触面的接触情况,从而在摩擦时影响到摩擦系数。如果摩擦副为金属类材料时,在摩擦副的温度时,摩擦系数会先升高后降低;摩擦副为散热性较差的材料时,摩擦系数在一定温度范围内随温度的升高而增大,当温度达到一定值时材料表面将发生熔化导致失效;摩擦副为由金属与复合材料组成时,在一定范围内摩擦系数几乎不受温度的影响,而当温度达到一定极限值时将随温度的升高而显著降低。
(6) 表面粗糙度的影响
材料在发生摩擦时,接触面的粗糙度会改变接触面的应变状态,进而改变摩擦系数。如果摩擦副间的接触是塑性接触,那么表面粗糙度基本对摩擦时的接触面积的大小没有影响,就认为摩擦系数不会被表面粗糙度所影响。如果摩擦时接触面的应变状态是弹性或弹塑性接触,接触面的表面粗糙度很小,表面分子间的吸引力会发生相互作用,就可以表明会影响摩擦系数。
3 磨损
磨损是两个材料在发生摩擦时,接触面上的材料会逐渐减少的现象。磨损的种类有很多种,以下讨论五种:微动磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、磨料磨损以及表面疲劳磨损。
(1)粘着磨损
粘着磨损,是指在两个材料摩擦过程中,接触面的某个部位发生金属粘着,之后粘着点处被破坏了,发生了剪切和断裂,剪切的材料脱落或者由一个表面迁移到另一个表面。粘着磨损产生的过程一般为:两个材料发生摩擦时,材料接触面上比较高的微小凸体先开始相互作用,由于接触面积很少,所以在之后的滑动过程中这些高的微小凸体会发生剪切作用遭到破坏,破坏的一部分材料会随着 滑动从软质材料处进入到硬质材料处。随着摩擦进行,这部分材料会从硬质材料处剥落。在发生粘着磨损时,剪切下来的材料会破坏具有润滑性质的油膜和吸附膜,在接触峰顶产生粘着,接着随后的摩擦中,粘着点还会遭到破坏,形成了粘着-破坏-再粘着的交替过程。实验研究发现粘着磨损会改变接触面的几何形状,实验证明有粘着磨损的划痕形貌有:鳞片状、圆峰状,蜂窝状,这也证实了粘着磨损使材料表面内发生了韧性断裂。
(2)磨料磨损
工件、零部件中发生的磨损形式主要是磨料磨损,其对机械用具的危害最严重。据统计,磨料磨损所产生的损耗大约占总消耗的50%。磨料磨损就是由于硬质颗粒或表面硬质凸起物在较软材料表面上犁刨出沟纹,导致材料迁移的现象,其磨损机理是磨料的机械作用,与磨料的性质、形状及尺寸、磨料与被磨材料表面的机械性能有关。
磨料磨损可以分为三种:(1)三体磨损。硬质颗粒在两摩擦表面摩擦时时构成三体磨损。摩擦面间的高接触应力导致了脆裂或剥落。(2)二体磨损。磨料沿固体表面发生相对运动,摩擦表面间的应力较低,固体表面有微细的刻痕。当磨粒垂直于固体表面运动时,会出现较深的沟痕,并伴随着大颗粒的剥落。(3)应力磨损。摩擦副硬表面的粗糙峰产生应力磨损。
磨料磨损的形成机理主要有:(1)微观切削。(2)疲劳破坏。(3)脆性剥落。实际工作过程中,零件的磨料磨损过程中上述几种形成机理共同作用形成磨屑。