一种获取材料磨损系数的试验方法与流程
本发明涉及材料测试技术领域，尤其涉及一种获取材料磨损系数的试验方法。
背景技术：
粘着磨损经典模型-holm-archard模型公式如下：
其中q为磨损体积，k为磨损系数，h为较软材料表面布氏硬度，w为摩擦面法向压力，l为摩擦面切向相对滑动距离。粘着磨损系数k是粘着磨损holm-archard模型中的重要参数，主要受到摩擦副配对性质(材料接触面硬度h和摩擦系数f)和摩擦条件(摩擦面法向应力p和相对滑动速度v)的影响，在工程中主要利用试验方法获取k值。但是，现有获取磨损系数k值的试验方法并未正确反映holm-archard模型的真实条件，即不能保证摩擦接触面积保持不变、不能保证摩擦接触面相对速度保持匀速、不能保证摩擦接触面各点相对速度保持一致，造成摩擦法向应力p、相对滑动速度v等摩擦条件不能保持恒定，因此获得的k值不准确。
现工程上获取粘着磨损系数k值的主要实验形式和方法主要有三种：
销盘法：如图2所示，在正压力w作用下，销钉(较软材料)在以恒定转速n转动的硬质圆盘上滑动摩擦，磨损过程中体积磨损q、正压力w、材料表面硬度h、相对滑动距离l均可直接或者间接控制和测量，根据上述数值即可计算得到k值。此测试方法中保证了销钉100与圆盘200摩擦面法向应力p为恒定值，但摩擦面不同区域的相对滑动线速度速度v＝ωl(ω为圆盘200旋转角速度，l为销钉100摩擦区域距圆盘200中心的距离)并不一致，在此实验条件下距离圆盘200中心越远的摩擦接触面会因为相对线速度较大而过快磨损，同时使得接触面法向应力p、接触面几何形状逐渐变得不可控。
环块法：如图3所示，在正压力w作用下，试块101(较软材料)在以恒定转速n转动的试环201上滑动摩擦，磨损过程中体积磨损q、正压力w、材料表面硬度h、相对滑动距离l均可直接或者间接测量可得，根据上述数值即可计算k值。此测试方法中保证了试块101与转动试环201摩擦面切向相对滑动速度v为恒定值，但随着磨损的进行接触面变为弧面，同时摩擦面积增大，同时法向应力p的大小和方向变得不可控。
往复运动法：在正压力w作用下，第一试块102在往复运动的第二试块202上滑动摩擦，此摩擦磨损过程中体积磨损q、正压力w、材料表面硬度h、相对滑动距离l均可直接或者间接测量可得，根据上述数值即可计算k值。此测试方法中保证了第一试块102与第二试块202摩擦面法向应力p为恒定值，但往复运动的运动模式使得摩擦面相对速度变为非匀速的过程，且运动反向过程中参入了静摩擦的过程，使得试验条件偏离了holm-archard模型的基本要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供逼近holm-archard理论模型试验工况，提高材料磨损系数测量准确度的一种获取材料磨损系数的试验方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种获取材料磨损系数的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：设置测试件，通过驱动机构驱动测试件沿同一方向做循环匀速运动；
步骤二：设置被测试件，向被测试件施加正压力w使被测试件与测试件产生平面-平面的接触形式，所述正压力w的压力方向垂直于测试件与被测试件的接触平面；
步骤三：获取正压力w、被测试件的体积磨损量q、被测试件的材料表面硬度h以及测试件与被测试件的相对滑动距离l，代入holm-archard模型公式
所述被测试件沿正压力w方向的任一横截面面积和形状均相同。
可选的，步骤一中，所述驱动机构包括第一转盘和第二转盘，所述测试件的数量有若干，若干所述测试件串联形成片状闭合环，所述片状闭合环绕设于第一转盘和第二转盘。
可选的，步骤三中相对滑动距离l的获取方法为：
获取测试件匀速运动的运动速度v，获取测试件运动时间s，根据公式l＝v·s得出相对滑动距离l。
可选的，所述被测试件为矩形体。
可选的，所述被测试件为圆柱体。
可选的，所述测试件的硬度高于被测试件的硬度。
实施本发明的实施例，具有以下技术效果：
本发明试验工况逼近holm-archard理论模型，从而获得更准确的磨损系数k；第一，本发明在试验过程中，测试件做匀速运动且与被测试件相对运动方向相同，且测试件与第二时间产生平面-平面的接触形式，从而使测试件与被测试件接触时的摩擦面的摩擦方向相同，被测试件的接触平面面积和接触平面的形状在磨损过程中保持恒定，且摩擦平面各点的相对滑动线速度相同，使被测试件的摩擦平面各点的磨损量相同，进一步提高被测试件摩擦平面的几何形状的可控性；第二，在测试件与被测试件接触时，测试件与被测试件为平面-平面的接触形式，正压力w方向与接触平面垂直，且在试验过程中，被测试件接触平面各点的磨损量相同，因此，施加到被测试件的正压力w与接触平面始终保持垂直，提高了正压力w在试验过程中作用于接触平面的大小和方向的可控性。
附图说明
图1是本发明优选实施例的试验原理图；
图2是背景技术中销盘法的试验原理图；
图3是背景技术中环块法的试验原理图；
图4是背景技术中往复运动法的试验原理图。
附图标记说明：
1、测试件，2、被测试件，3、第一转盘，4、第二转盘；
100、销钉，200、圆盘；
101、试块，201、试环；
102、第一试块，201、第二试块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例提供了一种获取材料磨损系数的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：设置测试件1，通过驱动机构驱动测试件1沿同一方向做循环匀速运动；
步骤二：设置被测试件2，向被测试件2施加正压力w使被测试件2与测试件1产生平面-平面的接触形式，正压力w的压力方向垂直于测试件1与被测试件2的接触平面；
步骤三：获取正压力w、被测试件2的体积磨损量q、被测试件2的材料表面硬度h以及测试件1与被测试件2的相对滑动距离l，代入holm-archard模型公式
被测试件沿正压力w方向的任一横截面面积和形状均相同，具体的，本实施例中的被测试件为矩形体，可以理解的是，本领域技术人员在不脱离本发明技术原理的前提下，可使被测试件为圆柱体。
本发明试验工况逼近holm-archard理论模型，从而获得更准确的磨损系数k；第一，本发明在试验过程中，测试件1做匀速运动且与被测试件2相对运动方向相同，且测试件1与第二时间产生平面-平面的接触形式，从而使测试件1与被测试件2接触时的摩擦面的摩擦方向相同，被测试件2的接触平面面积和接触平面的形状在磨损过程中保持恒定，且摩擦平面各点的相对滑动线速度相同，使被测试件2的摩擦平面各点的磨损量相同，进一步提高被测试件2摩擦平面的几何形状的可控性；第二，在测试件1与被测试件2接触时，测试件1与被测试件2为平面-平面的接触形式，正压力w方向与接触平面垂直，且在试验过程中，被测试件2接触平面各点的磨损量相同，因此，施加到被测试件2的正压力w与接触平面始终保持垂直，提高了正压力w在试验过程中作用于接触平面的大小和方向的可控性。
参考图1，在本实施例中，步骤一中，驱动机构包括第一转盘3和第二转盘4，测试件1的数量有若干，若干测试件1串联形成片状闭合环，片状闭合环绕设于第一转盘3和第二转盘4，因此，在片状闭合环在第一转盘3和第二转盘4的驱动下做循环运动时，片状闭合环具有呈平面且沿直线移动的部位，将被测试件2设置于该位置并施加正压力w使被测试件2与片状闭合环产生平面-平面的接触形式，且在片状闭合环循环过程中，被测试件2与片状闭合环的相对移动方向和移动速度保持不变，从而提高被测试件2摩擦平面的几何形状以及作用正压力w作用于摩擦平面的大小和方向的可控性。
本实施例的步骤三中相对滑动距离l的获取方法为：
获取测试件1匀速运动的运动速度v，获取测试件1运动时间s，根据公式l＝v·s得出相对滑动距离l。
进一步的，测试件1的硬度高于被测试件2的硬度，从而使被测试件2产生较容易测量的磨损量q，同时避免测试件1在测试过程中过多的损耗，降低测试成本。
综上，第一，本发明在试验过程中，测试件1做匀速运动且与被测试件2相对运动方向相同，且测试件1与第二时间产生平面-平面的接触形式，从而使测试件1与被测试件2接触时的摩擦面的摩擦方向相同，被测试件2的接触平面面积和接触平面的形状在磨损过程中保持恒定，且摩擦平面各点的相对滑动线速度相同，使被测试件2的摩擦平面各点的磨损量相同，进一步提高被测试件2摩擦平面的几何形状的可控性；第二，在测试件1与被测试件2接触时，测试件1与被测试件2为平面-平面的接触形式，正压力w方向与接触平面垂直，且在试验过程中，被测试件2接触平面各点的磨损量相同，因此，施加到被测试件2的正压力w与接触平面始终保持垂直，提高了正压力w在试验过程中作用于接触平面的大小和方向的可控性。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
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