TABER 耐磨試驗機對不同樣品的耐磨性研究
2021-05-22
亞諾天下儀器公司
運動產生摩擦,機械設備的相對運動部件之間都存在摩擦。由摩擦造成的非正常磨損,在影響人們生產活動的同時也造成了社會財富的巨大浪費,因此對耐磨損機理、材料的耐磨性進行研究至關重要,耐磨損試驗機是研究的關鍵設備。
通常認為,一次能源大約1/3是消耗于摩擦損失,約有70%的設備損壞是由各種形式的磨損而引起的。磨擦學是交叉學科,融基礎知識和應用技術于一體,是包括大家都熟悉的摩擦、磨損、潤滑在內的一個寬廣的科技領域。它在工程上的應用包括:建筑、裝備和產品的摩擦學設計,全生命周期中摩擦消耗和磨損控制,以及潤滑技術措施的實施與新型潤滑材料的研發。摩擦學具有重要的經濟價值,在建筑、裝備和產品的設計中,重視和應用摩擦學前沿科技知識,積極進行摩擦學設計,可以提高建筑、裝備和產品的性能、可靠性,降低運行費用,從而提高建筑、裝備和產品在市場上的競爭力。
利用摩擦磨損試驗機進行摩擦學相關試驗是*簡單便捷的測試材料摩擦性能的方法。與實際使用試驗相比,試驗機測試周期短、成本低,并且可以單獨控制一些參數進行單項測試,靈活性也很好,所以在摩擦學研究領域,摩擦磨損試驗機械被廣泛應用于機械設計、材料科學等領域進行材料磨損摩擦性能試驗,用來評定材料的耐磨性,此外,也可用于測定摩擦功率及材料摩擦系數等。摩擦磨損試驗機能夠簡單明了地演示摩擦磨損機理,對于摩擦磨損的教學有很好的促進作用。因此,摩擦磨損試驗機也廣泛應用于摩擦學的教學試驗使用。
TABER耐磨試驗機的使用
耐磨試驗機的種類很多,對其分類的方式也不相同。本文對TABER耐磨試驗機的結構及原理加以介紹,以期為研究人員進行耐磨損試驗的設計和設備選型提供參考。
TABER耐磨試驗機是一類用于做磨耗測試的試驗機,它適用于布、紙、涂料、合板、皮革、地磚、玻璃、天然塑膠等。測試方法為,回轉試料頂著一對磨耗輪,并加以規定的負荷,試料旋轉時帶動磨耗輪,磨耗試料,磨耗損失重量為試驗前后試料的重量差。供選擇的砂輪型號為:H18、H22、CS17、S32、S33。它的應用廣泛,包括:旅行箱、地毯、紙板、衣物、玻璃、塑料涂層、瓷磚、金屬鍍層、油漆、清漆、裝飾薄片、高壓薄片、塑料、紡織品、彈性地板墊、交通漆、陽極氧化層、毛毯、電子部件、裝飾板、蠟、標簽、皮套、牙科材料、汽車內裝飾物、樹脂、家具等。
1、TABER耐磨試驗機的組成
TABER耐磨試驗機由三部分組成:
(1)砂輪壓力臂
雙臂內側安裝磨輪,雙臂外側安裝的是砝碼,如圖1所示,這樣的結構方式能適應此方法下的任何砝碼和砂輪的更換。本論文所闡述的ASTMC1353-2009使用的是H-22砂輪和1000g的砝碼。
(2)旋轉平臺
旋轉平臺,是用于放置及固定樣品的平臺,中間有一直徑為9mm的絲桿,鉆好孔的樣品穿過絲桿放置在旋轉平臺上,用一螺母固定擰進絲桿,固定樣品。旋轉平臺能根據設備設置的轉動速度轉動。
(3)控制平臺及吸塵器
控制平臺主要控制設備旋轉平臺的轉數和轉速。吸塵器將樣品磨掉的粉末吸入粉塵收集罐子中。
2、TABER耐磨試驗機的基本操作步驟
將制備好的樣品安裝在旋轉平臺上,固定。在砂輪壓力臂內側安裝砂輪,在外側安裝所要求的砝碼,并將其從豎直方向垂直倒下,讓砂輪與樣品接觸。開機設置平臺旋轉的次數和旋轉的速度。啟動旋轉,并開啟吸塵器。轉動次數計數完畢后,抬起砂輪壓力臂,并取下樣品,用毛刷刷干凈樣品表面粉塵,試驗完成,然后可再次安裝下一個樣品。
3、標準ASTMC1353-2009意義及操作方法
標準ASTMC1353-2009測試方法提供了一種方法來量化尺寸石材的耐磨性,可用于對比材料性能等級。在試驗室的TABER耐磨試驗機上測量石材尺寸的耐磨損性能,可考慮的影響因素包括試驗條件、樣品與磨料之間的壓力、樣品的安裝或拉伸、還有樣品種類或材料的數量。樣品在測試過程中受到雙頭磨輪的摩擦,根據磨料的不同類型和樣品,磨輪表面也會因為測試樣品或其他材料而發生變化。
試驗步驟
1、樣品制備及預處理
選擇樣品,將樣品切成100mm×100mm大小的正方形,清洗樣品表面,在樣品中心位置進行鉆孔,鉆出一個直徑10mm的通孔,放入60±2℃的烘箱烘干48h。
取出樣品,放于溫度22±3℃、濕度45~55%的環境內降溫至常溫,將涼置好的樣品進行編號并初次稱量,單位為g,精確到小數點后兩位。取出樣品測量其體積比重。
將H-22磨輪安裝在耐磨機上,安裝前需用精確度0.1及以上的卡尺對磨輪進行測量,避免磨輪經過多次試驗后磨輪磨損過大,影響試驗結果,本標準要求磨輪直徑不得低于41.3mm,否則需更換磨輪。
2、試驗過程
把制備好的樣品安裝上耐磨機的轉盤上,設定轉速72r/min,轉數1000,放下磨輪開始研磨。
磨后取下樣品,用毛刷刷凈樣品表面粉塵,用單位為g精確度小數點后兩位的天平進行二次稱重。將稱量出來的兩次重量和體積比重,帶入公式計算樣品耐磨指數。
市場上各類樣品符合標準ASTMC1353-2009《石材耐磨性-旋轉平臺,雙頭磨輪》及TABER耐磨試驗機下的耐磨系數,并且標準ASTMC1353-2009《石材耐磨性-旋轉平臺,雙頭磨輪》有其獨到性,將其與國內標準GB/T3810.7-2006《有釉磚表面耐磨性的測定》聯合使用,能更為客觀地通過數據反映樣品的釉面磚耐磨性,將其與國內標準GB/T3810.6-2006《無釉磚耐磨深度的測定》聯合使用,能清晰地得出不同樣品的相關關系。筆者認為,使用ASTMC1353-2009《石材耐磨性-旋轉平臺,雙頭磨輪》的方法能更好地對磚的耐磨性進行測試。