磨损量定义为材料在接触摩擦或腐蚀磨损过程中产生的物质损失总量[1] [4] [5] 。按度量维度可分为:
长度磨损量(Wl):通过表面几何尺寸变化测定
体积磨损量(Wv):根据质量差与材料密度换算获得
重量磨损量(Ww):直接称量磨损前后质量差异[1][3][4]
其中体积磨损量因能消除材料密度差异的影响,被广泛应用于异种材料的耐磨性对比研究[1] [3] 。
实验室常用测量手段包含:
直接测量:使用卡尺、激光共聚焦显微镜等工具获取表面形貌数据[2]
质量换算:通过高精度天平测量磨损前后重量差,结合密度计算体积损失[4]
间接推导:分析振动频谱、温度变化等工况参数建立磨损量预测模型[6]
工业检测中需遵循ASTM G99(销-盘试验法)等标准,采用白光干涉仪等设备测定特定工况下的线性磨损量[6] 。
常用数学模型包括:
线性磨损公式:W=kt/kd(k为材料系数,t为时间,d为接触距离)
非线性磨损公式:W=at^b/ad^b(a、b为工况相关系数)
腐蚀磨损模型:W=Wcorr+Wwear+△W(包含腐蚀与磨损的交互作用增量)[5]
在刀具磨损研究中,有限元分析结合磨损率方程可预测前/后刀面的三维磨损形貌。
主要技术规范涵盖:
中国国家标准:GB/T 14853.2-2006(炭黑磨损量测定)
日本工业标准:JIS B7421-1971(极限量规磨损试验)
国际标准:ASTM G65(磨粒磨损试验方法)[6]
检测机构通常采用CMA/CNAS认证流程,服务范围覆盖炭黑、橡胶、极限量规等材料及气缸、轴承、轮胎等工业部件。
磨损量受多参数耦合作用:
材料特性:硬度(Hm)与磨粒硬度(Ha)比值Hm/Ha>0.8时可显著降低磨损[6]
机械条件:接触载荷增大导致磨损率呈指数增长[2][5]
环境介质:酸性环境会加速腐蚀磨损交互作用,增加材料总损失量[5]
研究表明,前刀面磨损量每增加0.1mm可使切削温度上升约15%,直接影响加工精度。