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材料摩擦系数的测试及注意事项


文章来源:http://www.asryq.com/news/825.html 发表时间:2021-03-17
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摩擦系数是各种材料的基本性能之一。当两个相互接触的物体之间存在相对运动或相对运动趋势时,接触面上阻碍相对运动的机械力就是摩擦力。材料的摩擦性能可以用其动、静摩擦系数来表征。静摩擦是两个接触面在相对运动开始时的大阻力,其与法向力的比值为静摩擦系数;动摩擦是两个接触面以一定速度相对运动时的阻力,它与法向力的比值就是动摩擦系数。摩擦系数是针对一组摩擦副的,单纯说某一种材料的摩擦系数是没有意义的。同时,需要明确组成摩擦副的材料种类,并说明试验条件(环境温湿度、载荷、速度等)。)和滑动材料。

 摩擦系数仪

大多数认为,摩擦的本质是由两个物体之间界面处的分子间内聚力引起的。但事实上,对于两个相互接触的物体,只有表面之间的微小突起是相互接触的,大部分地方是不接触的,所以实际接触面积要比表观接触面积(即我们测量的样品面积)小得多。摩擦阻力与实际接触面积成正比(与表观接触面积无关)。一般实际接触面积与表面正压成正比,所以摩擦力与正压成正比。不同材料界面上分子之间的内聚吸引力不同,会影响物体之间的摩擦力,所以不同材料之间的摩擦系数不同。

 

塑料薄膜摩擦系数

 

高分子聚合物已广泛应用于软包装行业。材料表面的摩擦系数是影响包装机运行速度和包装易打开的主要因素之一。在制造过程中加入添加剂(如滑爽剂、防粘连剂)是调整塑料表面摩擦系数的常用方法。

 

滑动剂按功能可分为内滑动剂和外滑动剂:内滑动剂可促进聚合物大分子链或链段的相对运动,从而提高材料的流动性;外部滑爽剂是极性有机化学品,与聚合物基团相容性差。在聚合物链布朗运动的作用下,这些分子迁移到膜表面形成油状表面,从而提高了膜表面性能的光滑度,降了材料表面的摩擦系数。

 

防粘连剂一般是粒径为2微米~ 4微米的固体粉末,加入到膜表层可以形成很多凸起,从而减少膜层之间的实际接触面积,从而降了附着力,更容易相互滑动,有利于降了摩擦系数。

 

此外,抗静电剂也是一种常见的添加剂,因为静电吸附力不仅会影响薄膜之间的摩擦系数,还会影响材料的许多物理性能。

 

然而,不同种类的添加剂与膜结构的相容性不同。迁移到材料表面并润滑材料表面的添加剂取决于时间和储存环境。而且添加剂在材料表面的作用均匀性往往不全一致,所以材料表面的摩擦系数会表现出不一致的特性。在材料摩擦系数的对比试验中,应注意同步试验,除非研究材料的老化效应。

 

摩擦系数的测量

 

摩擦系数的测试方法相对统一:使用一块测试板(放置在水平的操作台上),用双面胶或其他方式将一个样品固定在测试板上,将另一个样品适当切割,固定在专用的滑块上,然后按照具体的操作说明将滑块放置在测试板上一个样品的中心,使两个样品的测试方向平行于滑动方向,测力系统不受力即可。一般采用以下形式的检测结构。

 

:a .滑块;b .测试板;c .支助基础;e .测力系统;f .恒速驱动系统;一、尼龙长丝

 

摩擦系数测试有以下几点需要说明:

 

先,ASTMD1894和ISO8295(GB10006相当于ISO8295)是测试薄膜摩擦系数的主要标准。其中,测试板(也称测试台)的制作工艺要求很高,既保证了台面的平整光滑,又要求使用非磁性材料。不同的标准对测试条件有不同的要求。例如,对于测试速度的选择,ASTMD1894要求150±30毫米/分钟,而ISO8295(GB10006相当于ISO8295)要求100毫米/分钟。不同的测试速度会影响测试结果。

 

其次,可以实现加热试验。应该注意的是,滑块的温度应该保持在室温,只有测试板应该被加热,这在ASTMD1894有明确的规定。

 

再次,同样的测试结构也可以用来测试金属和纸的摩擦系数,但是滑块的重量、行程和速度对于不同的测试对象是不同的。

 

第四,采用这种方法时,要注意运动物体的惯性对实验的影响。

 材料摩擦系数

第五,一般情况下,材料的摩擦系数小于1,但也有文献提到摩擦系数大于1,比如橡胶与金属的动摩擦系数在1 ~ 4之间。

 

AISRY摩擦系数测试注意事项:

 

1.温度

 

随着温度的升高,一些薄膜的摩擦系数会呈上升趋势。一方面是由高分子材料的特性决定的,另一方面与薄膜制造中使用的润滑剂有关(润滑剂很可能接近其熔点而变得粘稠)。随着温度的升高,测力曲线的波动范围增大,直至出现“粘滑”现象。

 

对于样品BOPP、复合膜1 #、复合膜2 #和PE黑白膜(这四个样品都是高分子材料),随着温度的升高,材料的动、静摩擦系数都有一定程度的增加,但增加的幅度不同。图2取自表1中的一些数据,其中有AL(铝箔)、复合膜2 #和PE黑白膜的摩擦系数随温度变化的曲线。温度对高分子材料的摩擦系数有一定的影响,但并非所有材料都受到温度的显著影响,复合膜2 #的摩擦系数随温度的变化相对较小。温度对摩擦系数的影响是高聚物的一个特性,而温度对金属等材料的影响很小。如图2所示,随着温度的升高,AL(铝箔)的摩擦系数基本稳定。

 

在自动包装过程中,由于元器件的散热,设备的实际温度会高于室温,因此需要检测薄膜在实际包装环境温度下的摩擦系数。比如用烟膜包装香烟时,膜的外表面在下膜通道、成型轮槽、折叠板、烙铁、导轨等金属部件上滑动。,所以薄膜外表面对金属的摩擦系数应控制在较低水平。由于这些金属零件大多在50℃以上的高温下工作,因此更重要的是控制薄膜在高温下对金属的摩擦系数,以保证薄膜在热金属零件上的顺利滑动操作。因此,需要检测高温下膜外金属的摩擦系数,仅依靠常温下的摩擦系数数据来判断高温下的摩擦性能是不可取的。

 

2.样品的制备

 

如果试样正面和背面的摩擦特性不同,则应分别进行测试。

 

特别要注意样品朝向的选择,标准中要求很严格,尤其是比较数据时,否则可能会对测试结果产生影响。通常来说,样品的长度方向(即测试方向)应平行于样品的纵向(即加工方向)。当然,滑块放在测试板上后,滑块上样品的方向要与之前固定在手术台上的样品的方向一致。

 

这种测试方法不适用于测试粘性材料的摩擦系数,对于有粘滑现象的样品,在测试动摩擦系数时需要用金属丝代替尼龙丝,将材料的动、静摩擦系数分开。

 

样本量的标准有所不同,因此操作人员需要根据标准或规定的要求对样本进行采样和预处理。

 

3.摩擦系数与接触时间的关系

 

一些文献指出,在两个物体接触后的一段时间内,摩擦系数和摩擦力随接触时间的延长而变化。一方面,随着接触时间的延长,在一定的正压下两个表面的实际接触面积会增大,接触表面的弹性变形越剧烈,指出接触时间会影响塑性变形。实际上,接触时间的增加不仅会影响两种材料之间的摩擦系数,而且如果两种薄膜长时间粘在一起,也很难分离。当然,这主要是由于材料本身的特性和生产过程中使用的添加剂的作用。然而,摩擦系数对接触时间的依赖性是饱和的。当延长接触时间使接触面的弹性变形和塑性变形大化时,大静摩擦力甚至静摩擦系数也相应达到饱和值,然后不会随着接触时间的延长而增加。饱和接触时间的长短与接触面的材料密切相关。

 

鉴于接触时间对材料摩擦系数的影响,并且这种影响会随着材料的不同而变化,所以在测试摩擦系数时,需要统一将滑块放置在测试板上与开始测试之间的时间间隔,在ISO8295要求为15s(GB 10006相当于ISO8295)。

 

4.动摩擦系数和静摩擦系数

 

通常,我们测试的样品的动摩擦系数小于静摩擦系数,但当我们测试塑料的摩擦系数时,我们会发现一些塑料(如聚四氟乙烯)的动摩擦系数近似等于甚至大于静摩擦系数。ASTMD1894的表1给出了M3样品的摩擦试验结果。动摩擦系数大于静摩擦系数,但差别只有0.01,数据很接近。

 

摩擦系数测试仪可以用来测试材料的动摩擦系数和静摩擦系数。广东艾斯瑞仪器科技有限公司可长期提供摩擦系数测试仪。欢迎来电咨询!

  材料摩擦系数

  

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