摩擦磨损实验报告

摩擦磨损实验实验报告

汪骏飞 （机自92 学号09011041）

一、实验目的

1. 摩擦系数和磨损量的测量

2. 了解和熟悉表面粗糙度测量仪、电子分析天平、多功能摩擦磨损试验机等实验仪器的

基本原理与实验步骤

二、实验仪器

1. 表面粗糙度测量仪

2. 光学显微镜

3. 电子分析天平

4. 多功能摩擦磨损试验机

三、实验内容

1. 摩擦系数的读取

2. 磨损量的测量

3. 磨损前后的表面形貌的显微观察，辨别磨损形式

四、实验步骤

1. 用丙酮在超声波中清洗钢球和圆盘，然后用脱脂棉球擦拭；最后热风吹干待用

2. 将一个清洁钢球安装在球夹具中，并固定于摩擦试验机

3. 测试试样的表面粗糙度

4. 用双面胶把圆盘固定于摩擦试验机

5. 在实验载荷和速度下，开动电动机驱动主轴旋转

6. 试验时间达到给定时间时，关掉电动机，卸去载荷取出试样，并清洗试样

7. 用光学显微镜测量球上的磨斑直径，显微镜观察圆盘的磨痕宽度和深度，取平均值

8. 清理现场

9. 撰写实验报告

五、实验参数

试样：直径9.5mm的钢球；直径30mm，高度5mm的高速工具钢涂层圆盘 实验条件：载

荷5n或10n；速度0.05m/s；时间：20min；润滑方式：干摩擦 实验内容：

1. 摩擦系数的读取：

（1）静摩擦系数 静摩擦系数随着时间慢慢减小，一开始为最大cof=0.004 半径：radius = 8.999

mm 速度：velocity = 0 m/s 力： set force = -10 n （2）动摩擦系数的读取： 半

径：radius = 8.999mm 速度：velocity = 53.05 力：set force = -10n 对12000行数据进行数学计算，发现cof在0.28附近，不妨取cof=0.28

3.磨损量的测算：

（1）小钢球 磨损直径d=830.27+838.622=834.45um 已知球半径r=9.5mm求线磨损量：h=r? r2?(2=18.36mm 2d磨损体积v=πh2 r?3 =5.02

×10?3mm3 h磨损系数：

取硅薄膜的维氏硬度为1400hv 由archard磨损公式

vh5.02×10?3×1400k===5.85×10?2 由以上数据分析知，钢球与硅薄膜之间的磨损属于

严重磨损

（2）圆盘

圆盘的磨损量图： 上图的圆环宽度为0.15176mm，求出磨损体积为0.53132mm

3.磨损前后表面形貌的观察： 小钢球： 3 对于圆盘： 对两个图像的分析发现，两者均为磨料磨损。

六、思考题

1. 分析影响测量结果的因素。 测量的环境湿度、温度等会对测量结果产生误差； 测量的材料本身的洁净度对结果会产

生影响； 测量的方法以及读数误差等会对结果产生影响。

2. 涂层以什么形式的磨损为主？ 根据得到的图像进行判断，发现主要以磨料磨损为主。 篇二：摩擦磨损实验 实验序号： 6 实验项目名称：h13钢摩擦磨损实验 篇三：磨损试验报告 磨损实验

一、实验目的

1. 了解m-2000型盘销式摩擦磨损试验机的构造及使用方法；

2. 初步掌握利用盘销式摩擦磨损试验方法进行磨损实验；

3. 初步了解对材料耐磨性的影响因素.

二、 实验设备

mpx-2000型盘销式摩擦磨损试验机

三、实验材料

. 盘销式试样及夹具

四.实验原理与方法

试验机由三速电机通过一级齿形带轮直接带动上试样轴旋转，使装在上主轴上的上试样

同步旋转，试验负荷通过1：10的杠杆加载块和下主轴，直接作用在两对磨试样上，两试样

间便产生摩擦力，在摩擦力的作用下长时间对磨的两试样表面会有不同程度的磨损，通过测

量其尺寸或质量上的变化情况，即可评估材料的耐磨性能。

五.实验前的准备工作

1. 安要求加工试样;

2. 根据转速要求更换带轮。.

六.实验步骤

1. 把销试样及盘试样分别通过试样夹具安装在试验机上下主轴上;

2. 调杠杆平衡；

3. 加载;

4. 启动电动机，选择速度,进行实验.

5. 实验结束,测磨损量，进行数据处理. 七,实验报告思考题

1. 说明磨损试验的目的、意义。 答：目的：（1）进行材料性能评定

（2）进行滑剂性能评定

（3）进行摩擦磨损机理分析

（4）进行基础研究

意义：通过做磨损试验，可以评估材料的耐磨性能。其次，利用做磨损试验，可以知道

并了解每一种材料的耐磨系数，因此可以制定相应的热处理规范来改善材料的力学性能，从

而使材料更加具有使用价值，且能使材料的寿命大大延长，节约工程成本。

2. 简要说明m-2000型盘销式摩擦磨损试验机的构造及使用方法。 答：构造：m-2000型盘销式摩擦磨损试验机由三速电机通过一级齿形带轮直接带动上试

样轴旋转，使装在上主轴上的上试件同步旋转，由于采用了同步齿形带传动，就不会由于试

样间的摩擦力增大而皮带打滑同时噪音较低。试验负荷由四等标准砝码通过1：10的杠杆加

载块和下主轴，直接作用在试样和上，上试样是通过试样夹具联接在上主轴的下端面上，下

试样是靠两个圆柱销固定下主轴的上端面上，这样由于上主轴的旋转，通过试样间的摩擦力

而使下主轴随之旋转。由于下主轴是精确的安装在两套滚针轴承和一套轴向止推滚动轴承上，

自身的摩擦系数很小。

在下主轴上固定着力矩压杆由于下主轴旋转使力矩压杆压向荷重传感器，通过放大器由

一个显示表头显示出摩擦力矩，从而计算试样间的摩擦系数。 使用方法：（1）、电机及同步齿形带的调整和齿形带轮的更换： a、电机及同步齿形带的调整： 本试验机是同步齿形带传动，中心距是靠移动电机来实现的。先松掉试验机顶盖的两条

内六角螺钉顶盖取下，然后松开四条螺栓向左右移动电机来调整齿形带（3）的松紧。注意齿

形带松紧要调节适当不可象三角带那样拉的很紧，过松则带齿与轮齿啮合不住。 b、若要选择您所满意的转速则可通过更换齿形轮和来实现六个不同的转速也就是每一对

齿形带轮都可得到三种转速。其齿数为第一对主动轮20齿从动轮52齿（电机轴为主动轮）

可得到370、549、1102转/分三种转速。第2对主动轮为50齿，从动轮为25齿可得到1970、

2930、5880转/分三种转速。 c、更换带轮时，先将电机板上的螺钉松开，电机板向左推取下齿形带，将上主轴端元螺

母拧下来更换从动轮后，将元螺母重新紧固。换主动轮时先将螺钉松开将垫圈取下更换另一

个主动带轮，再将垫圈装好紧固螺钉将齿形带套在轮上后调节齿形带的松紧度。然后紧固电

机板螺栓盖上顶盖紧固螺钉，将顶盖固定在机身上。

（2）、试样的安装和杠杆的平衡 a、试样的安装

1）对试样的安装

试验前应将试样加工成如图六尺寸，去掉毛刺要求，盘环试样端面的销孔 位置准确。盘试样两上下平面要求平行度允差0.01。

2）试样的安装

如说明书第三中的a、b方法，做干摩擦时可不降下杠杆，只要将杠杆前端抬起，下主轴

就可下降一定距离，具体方法如前就不再复述。

3）杠杆的平衡

试样安装完毕后，尤其是湿摩擦试验会给下主轴一个向下的重力，使杠杆在单挂砝码托

盘时杠杆前端偏轻，即杠杆仰头，这时就需调节杠杆尾部的游动铊。方法是松开滚花螺钉将

游动铊向前推，直到杠杆前后端放20g砝码能自动压下为止，这时说明杠杆已经平衡这样就

可紧固滚花螺钉将游动铊固定。

4）杠杆调水平

当杠杆平衡完毕这时因试件的尺寸（高度）不同就会产生两试样端面接触后而杠杆不处

于水平面位置，这样则需要调整下主轴下边的两个锁母只要上下调节锁母就可使杠杆处于水

平位置后重新锁紧两锁母。

（3）、摩擦力矩的测定

a、摩擦力矩的测定

摩擦力矩的测定是由上下试样间的摩擦力作用使精确的定位于两套滚动轴承间的下主轴

产生一回转扭矩通过固定在下主轴上的力矩压杆直接作用在一个测力传感器上，传感器的输

出信号经过放大器将信号放大显示在电压微安表上，在表上可直接读出力矩值的大小。 b、摩擦力矩的标定

每次试验前连续试验除外应对摩力矩示值重新标定。 标定方法如下：

1）本试验机最大摩擦力矩是2牛顿.米。在表上显示分为2楼0—1牛顿.米，0—2牛顿.

米。标定前先按下电源按钮，使整机得电（预热5分钟）这时可将滑轮支架见图（一）固定

在中间支承板上，并将弦线挂于弦线盘的槽中，使弦线通过滑轮支座槽，在滑轮支座下面挂

上砝码p这样就使下主轴产生一个力矩，其力矩值用下式计算：（此处p值应为砝码标记力值

的1/10，即砝码标记为500牛顿，则：p=500/10=50牛顿 m=p×l 式中：m„„摩擦力矩示值 p„„挂砝码质量（牛顿）（在砝码标记为值中有1：10杠杆比） l„„弦线盘半

径（0.025米）

2）当标定0—1牛顿.米挡时挂40牛顿砝码。标定2牛顿.米挡时挂80牛顿砝码，当标

定0—1牛顿米挡时，（按下0—1牛顿米相对应的按键），表上每一小格示值为0.05牛顿.米。

用手托起砝码，并且旋转调零旋钮使表针对准零线后轻轻放下砝码，这时指针应对准表上最

后的刻线，若有误差则可旋转调终旋钮，如此反复数次即调整完毕。用0—2牛顿.米挡时，

按下0—2牛顿.米相对应按键，表上每一小格指示为0.1牛顿.米，标定过程同上。

3）本机备有外接二次仪表插孔。并在插孔位置标有正负，其输出电压为100mv-1v。

（4）、加载

当试样安装完毕，调整了杠杆的水平位置并且调节了杠杆的平衡后就可以在砝码托上挂

上您要求载荷数值相等力值标记的砝码这时的载荷就是您要的载荷。每个砝码上标记的力值，

数为实际加载后的力值，其中已包含了1：10的杠杆比值。

（5）、启动电机

当您把载荷加好后，就可以按下试验机按钮板上的电源q键，这时琴键开关上方的指示

灯亮了这告诉你现在电器部分得电，这时就可以按下你所选用的慢、中、高速中的一个按键

电机启动，并且在按下键上方的批示要也亮了它会正确的告诉你电机运转的转速。电机的电

源线应接在三相四线插座上。（采用三相四线制供电）

（6）、摩擦试验，磨损试验的保护调整机构 a、当您做摩擦试验时，须将调整螺丝与本体脱开，保证压杆压在测力传感器上，并锁紧

螺母。然后调整螺钉使其与压杆保持不大于0.5毫米间隙。这时即可开机做摩擦试验。 b、当您做磨损试验时，先将螺钉与压杆保持最大间隙，然后松开螺母，调整螺钉，使压

杆与压力传感器脱离接触（在做单纯磨损试验而不需测材料的摩擦系数时，这样做主要是为

了延长测摩擦系数这一部分仪器的使用寿命）。然后 再将螺母拧紧，这时即可开机做测磨损量的试验。

3. 查阅资料，叙述对金属材料耐磨性的影响因素（不少于1000字的小论文）。 答：对

金属材料耐磨性的影响因素：

（1）.硬度

宏观硬度是最直观反映金属耐磨性的一个因素，用户往往会直观地通过比较硬度值的高

低来判断金属耐磨性的优劣，这样其实是不科学的。 我们知道，常用的45号钢通过热处理表面可以达到较高的硬度，但和常规的低合金耐磨

材料的耐磨性是没办法相比的，同样硬度下，低合金和高合金的材料耐磨性相差很大。 一般来讲，同样的合金成分下，硬度越高耐磨性越好。比如，曾经对国外进口低合金锤

头进行剖析，锤体是整体锻打的，不同的部位取样分析，化学成分是一致的，可以判定不是

复合锤头。沿锤体的母线打磨进行腐蚀，呈现不同的腐蚀度，可以初步判定硬度是不一样的，

实际测量，从锤孔到锤面，硬度呈明显的递增梯度变化，hrc30~60之间，锤孔部位硬度低，

韧性好，抗冲击性好，锤面部位硬度高，耐磨性好，抵抗物料的刮擦性较好，通过特殊的热

处理可以在同一化学成分下获得不同的性能。 那么，对于不同的合金成分，其显微硬度显得较为重要，但这需要比较专业的设备，以

及需要和微观组织一起讨论。 用于高温场合的合金是需要特别设计的，用于常温和用于高温场合的不同合金成分，如

果常温硬度值相近，高温硬度测试值会有很大差别，常温合金硬度值会急剧下降，但高温合

金硬度的下降幅度不大。硬度随温度的下降幅度直接决定材料的工作温度。

（2）.化学成分和微观组织 金属的化学成分和显微组织是决定材料性能的主要因素。堆焊材料一般是在焊态下使用，

其化学成分和焊接工艺直接决定了其显微组织结构。 我们知道，常用的高铬合金铸铁材料是性价比较高的合金材料，不同的合金形成的初生

碳化物类型是不一样的，不同的碳化物其分布形态、显微硬度差别较大，见下表所示。 对于复杂碳化物，其显微硬度可达3200hv以上，而采用宏观洛氏硬度测试，高铬铸铁的

硬度一般在hrc60左右，与hv换算大约只有700，与实际测试值差距很大，这从另一个侧面

说明宏观硬度与耐磨性没有必然联系。 合金的组配决定了合金的显微组织，合金的显微组织决定了显微硬度，组织的显微硬度

决定了材料的耐磨性。

（3）.各种耐磨试验比对 根据现场应用工况，将之归结在用三种耐磨试验机进行比对试验，在实验室进行耐磨材

料的筛选试验，为实际应用作指导，为科研部门使用，进行磨料磨损机理的研究。 mls-225型湿式橡胶轮磨损试验机 mls-225型湿式橡胶轮磨损试验机是湿砂半自由磨料磨损试验机。它的工作原理是利用

转动的橡胶轮带动与水混合的矿砂、砂石、泥沙等磨料对各种金属或非金属材料产生磨损，

从而对材料进行耐磨性试验。 由于橡胶轮的转速和对试样施加的正压力等参数可以改变，故本机能很好地篇四：摩擦

学试验报告 《耐磨材料及性能测试》结课报告 ---镀膜件的摩擦磨损性能检测及结果分析 班 号：

姓 名：xx

学 号：

指导老师：

日 期：2013.11.12

一 引言

1、背景

自从有人类的生产生活，摩擦磨损现象就一直伴随而生，有些摩擦磨损现象对人类的生

存是有利的和必须的，但是绝大多数情况则是消耗能源和零件失效的主要原因之一。特别是

随着现代化工业和高科技的发展，机械设备的摩擦磨损问题日趋严重，造成的能源和经济损

失越来越大，据粗略估计，目前世界上约1/3的能源消耗于各种形式的摩擦。2007年中国工

程院发布的摩擦学调查报告显示，2006年全国摩擦磨损造成的损失高达9500亿元，占当年

gdp的4.5%，我国工业领域应用摩擦学只是可以节约的潜力估计为3270亿元。 镀膜件是指通过某种方法在固体表面上获取金属沉积层的过程，其目的在于改变零件的

表面性质，如改善外观，增加硬度，提高耐磨，抗蚀性能，提供特殊的磁、电、光、热等表

面物理性能，还可改善加工配合及尺寸修复。而且不同的镀层拥有不同的性能，而对镀膜件 的摩擦磨损性能进行检测以及结果分析有助于选择合适的镀层并将之应用在适合的环境

中，以达到最优的性能。

2、目的

（1）了解显微硬度计结构、测试原理及测试过程。

（2）了解薄膜结合强度测试仪结构、测试原理及测试过程。

（3）了解常用的摩擦磨损实验机结构、测试原理、用途。

（4）了解表面形貌仪的测试原理。

3、意义

通过对镀膜件摩擦磨损性能的分析，可以得到相关的数据，来确定各种镀膜件的摩擦磨

损性能。因为摩擦磨损对机械设备的损耗是很明显的，而且对能源也是一种浪费，在以后的

机械设备中应用镀膜件来提高摩擦磨损的性能，可以在很大程度上降低摩擦磨损造成的能源

损失以及机械的磨损。

二 ms-t3000摩擦磨损试验仪结构特点及其工作原理 1测试原理

ms-t3000摩擦磨损运用球-盘之间摩擦原理及微机自控技术，通过砝码或连续加载机构

将负荷加至球上，作用于试样表面，同时试样固定在测试平台上，并以一定的速度旋转，使

球摩擦涂层表面。通过传感器获取摩擦时的摩擦力信号，经放大处理，输入计算机经a/d转

换将摩擦力信号通过运算得到摩擦系数变化曲线。 μ=f/n

μ—摩擦系数

f—摩擦力

n—正压力（载荷）

通过摩擦系数曲线的变化得到材料或薄膜的摩擦性能和耐磨强度，即在特定载荷下，经

过多长时间（多长距离）摩擦系数会发生变化，此时薄膜被磨损并通过称重法得到材料表面

磨损量。 2结构特点

1.旋转平台: 1转/min-3000转/min精度±1转

2.升降高度：20mm

3.试样厚度：1m-10mm片

4.旋转半径：3mm-10mm

5.压 头：φ2-6mm钢珠或φ2-4mm圆柱 6测试操作：键盘操作，微机控制

三 写出实验流程及工艺

1、开机，进入windows界面，预热十分钟，进入mst—3000主界面。

2、进入主菜单，设定转速10转/分，点击开始，运转1分钟后自动停止，表示仪器运转

正常。

3、放置试样：

（1）松开悬梁定位旋钮，将悬梁顺时针旋转45°，将试样用固定螺钉固定在测试台上。

（2）手动旋转测试台或设定转速在10转每分，看压头是否正常在测试台上运动，并轻

施切向力，看压头是否碰撞紧固件及压头有无移出测试件。

（3）调整加载梁平衡。

4、条件输入：根据实际情况输入样品编号，材料名称，实验载荷，时间，测量半径，试

验转速。

5、上述条件输入完毕后，仪器进入测试，点击“实验开始”即可。

6、实验时间到后，仪器自动停止，跳出试验结束框，按“确定”，如果要保存数据则按

“保存数据”。

7、试验结束后，按退出键。

8、关机。

四 结果和讨论

将各项指标输入摩擦磨损试验仪的计算机进行试验和分析可以得到材料或薄膜的摩擦性

能和耐磨强度，即在特定载荷下，经过多长时间（多长距离）摩擦系数会发生变化，而且此

时薄膜被磨损并通过称重法得到材料表面磨损量。刚开始由于镀层的缘故导致摩擦系数变化

不是很大，而过一段时间后摩擦系数明显上升，而这一段就是因为镀层磨损直至被破坏后直

接与镀件表面摩擦导致的，此时也可以得到磨损后的最大摩擦系数，这个摩擦系数即镀件的

摩擦系数。由此可以看出镀层对镀件摩擦性能的影响很大。因此，合理选择镀层对工件的摩

擦磨损性能十分重要，以后可以鉴于不同的工作环境以及工作要求来选择合适的镀层来提高

表面的质量。

五 结论

通过这次试验课的学习，我知道了怎样检测镀膜件的摩擦磨损性能，同时也了解了

ms-t3000的使用方法以及它的组成，知道了怎么从试样的试验数据中分析，从而得出试样的

性能。这对我今后的工作有很大的帮助，如果遇到这方面的问题，我可以通过此类试验来解

决问题。

六 参考文献

王成彪 刘家俊 韦淡平 陈华辉 摩擦学 表面工程 383篇五：摩擦学实验报告 摩擦学实验报告 学院

专 业

姓 名

指 导 名称 级） 号）教 师 械与汽车工程学院 王超—20070462 尤涛 （班 （学

一、 实验目的

了解和熟悉铁谱仪、四球磨损试验机、表面粗糙度测量仪、环块磨损实验机、ml-1型销

盘磨损实验机、mm-200型摩擦磨损实验机等实验设备的原理与实验步骤。

二、实验设备

1． 分析铁谱仪

2． mq-800型四球磨损实验机

3． 表面粗糙度测量仪

4． mhk-500型环块磨损实验机

5． ml-1型销-盘磨损实验机

6． mm-200型摩擦磨损实验机

三、实验原理与步骤

1、四球摩擦试验机

功能：以滑动摩擦的形式，在点接触压力下，评定润滑剂的承载能力，包括最大无卡咬

负荷pb 、烧结负荷pd、综合磨损值zmz等。 工作原理：三个直径为 12.7mm的钢球被夹紧在一油盒中，并被试油覆盖，另一个同一

直径的钢球置于三球顶部，受 一定的载荷作用，成为“三点接触”。当试油达到一定温度后,

顶球在一定转速下旋转一段时间，试油抗磨损性能通过下面三个球的磨斑直径的平均值来 评价。原理图如右：

实验步骤：

①用洗涤汽油仔细清洗四个试验球、上球卡具、油杯以及与试油接触各个部位，试件可

以先用新 的工业滤纸或未使用过的脱脂棉球擦拭。清洗后的试件应无油溃，钢球无锈斑，光

洁如镜，最后用石油醚洗两次。然后吹干或 自然干燥。洗好的钢球不准用手触摸，每粒钢球

只能进行一次试验。 ② 将一个清洁钢球安装在主轴下端。 ③ 将清洁的三个钢球装在油杯中，并夹紧。 ④将试油倒人油杯，并使试油超过球顶部约3mm。 ⑤将油杯放在油杯座上。慢慢施加试验负荷，要避免振动和冲击。 ⑥加热试油并调节到给定温度, ⑦在试验温度下，开动电动机驱动主轴旋转。 ⑧试验时间达到给定时间时，停止加热和关掉电动机，除去负荷取出油杯，倒去试油。 ⑨用显微镜测量油杯中三个下球上的磨斑直径。测量精度为0.0lmm。每个球上的磨斑测

量两次， 一次沿着油杯中心射线方向，另一次与第一次垂直。以毫米为单位报告三个钢球六

次测量的磨斑直径算术平均值。测量时的观察线应垂直磨斑表面。如果磨斑是一个椭圆，则

在磨痕方向作一次测量，另一次测量与磨痕方向垂直。

2、环块摩擦磨损试验机 主要功能：主要用于各种润滑油和润滑脂的润滑性能测试，尤其适用中、高挡汽车齿轮

油抗擦伤性能的评定；也可用于评定金属和非金属材料的磨损性能试验。 工作原理：利用环和块之间的摩擦产生的磨痕宽度来判断受测材料的摩擦性能。

3、销盘摩擦实验机

主要功能：可将各种金属和非金属材料（塑料、尼龙等）做成盘销式或双环式，环盘式

接触的试样，在试验机进行端面滑动摩擦试验，以测定在选定的负荷，速度下的各种材料的

耐磨性能试验，并且能测定各种材料的摩擦系数。 工作原理：利用销在盘上的摩擦，然后测定销的磨损量来评定材料的摩擦性能。实验中

利用砝码加载，主要用于测刀具等的摩擦性能。

四、心得体会

通过本次实验，了解了各种摩擦试验机的工作原理和使用方法，也使我更深入地知道摩

擦实验在工业上的多种应用，受益匪浅。