炭黑及丙烯腈含量对丁腈橡胶磨损机理的影响

丁腈橡胶是一种重要的螺杆泵定子材料.以不同炭黑及丙烯腈含量的丁腈橡胶与45#钢组成的摩擦副为研究对象,采用MPV-600型环-块摩擦磨损试验机,在干摩擦和原油润滑条件下进行摩擦磨损试验,对丁腈橡胶磨损量及摩擦系数进行分析,初步探讨了其磨损机理.从试验结果可以看出,干摩擦条件下丁腈橡胶的磨损量随着载荷的增大而增大,炭黑和丙烯腈含量的增加使丁腈橡胶的耐磨性增强.原油介质下的磨损规律与干摩擦基本相同,丁腈橡胶磨损表面平整,磨损量很小,且原油介质的润滑和冷却作用使橡胶的摩擦系数降低.     

溶胀对干摩擦下丁腈橡胶滑动磨损行为的影响

对制备的不同丙烯腈含量的丁腈橡胶试样进行静态浸泡试验,并对溶胀前后的丁腈橡胶试样进行干摩擦条件下的单向滑动磨损试验,分析试样磨损后的表面形貌,揭示溶胀对干摩擦磨损的影响机制。结果表明:溶胀后丁腈橡胶的磨损量增加,受溶胀的影响程度随溶胀时间的增加而增加,随丙烯腈含量的增加而降低;溶胀试验后丁腈橡胶样品在摩擦热的作用下软化现象加剧;随着溶胀时间的增加,磨损形式由剪切撕裂向黏着磨损转变,易切削效应时间和黏着程度随丙烯腈含量的增加而降低;溶胀后丁腈橡胶试样磨损表面可见大量孔洞,而对磨副摩擦轮表面可见转移的橡胶组织,且与溶胀后橡胶样品对磨时摩擦轮表面橡胶组织黏着面积增加。     

溶胀对水润滑下丁腈橡胶二体滑动磨损行为的影响*

丁腈橡胶(NBR)在水介质中工作时会发生溶胀和磨损,为研究溶胀老化对丁腈橡胶滑动磨损行为的影响,对低、中、高3种不同丙烯腈含量丁腈橡胶试样进行不同浸泡时间的静态溶胀处理,采用MPV-600型磨损试验机分别对溶胀老化前后的丁腈橡胶样品进行水润滑单向滑动磨损测试,并通过扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面形貌及磨损机制进行分析。结果表明:与未溶胀丁腈橡胶的滑动磨损相比,在溶胀的影响下丁腈橡胶的摩擦因数减小,磨损量增大;橡胶试样72 h内溶胀影响明显,72 h后趋于稳定;3种丁腈橡胶试样受溶胀的影响程度随着丙烯腈含量的增加而减小;溶胀后丁腈橡胶分子链弹性的降低和孔洞缺陷的出现导致磨损行为更易发生。     

水润滑橡胶轴承的制备及摩擦磨损性能研究

以丁腈橡胶(NBR)为基体,制备水滑润橡胶轴承;研究填料、载荷、转速、润滑介质、NBR品种等因素对橡胶轴承在水润滑介质中的摩擦磨损性能的影响,并分析其摩擦和磨损机制。结果表明,炭黑量和二硫化钼添加量明显影响橡胶轴承的摩擦因数和磨损量;随着载荷的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均呈现先增大后减小再明显增大的趋势;随着转速的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均明显减小,并且在海水中的摩擦因数和磨损量均大于在淡水中的摩擦因数和磨损量。     

水润滑橡胶轴承摩擦磨损性能的研究

以丁腈橡胶（ＮＢＲ） 为基体,制备水滑润橡胶轴承;研究填料、载荷、转速、润滑介质、ＮＢＲ品种等因素 对橡胶轴承在水润滑介质中的摩擦磨损性能的影响,并分析其摩擦和磨损机制。结果表明,炭黑量和二硫化钼添加量明 显影响橡胶轴承的摩擦因数和磨损量;随着载荷的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均呈现先增大后减小再明显增大 的趋势;随着转速的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均明显减小,并且在海水中的摩擦因数和磨损量均大于在淡水 中的摩擦因数和磨损量。     

干摩擦和原油润滑下丁腈橡胶、氟橡胶磨损行为研究

原油开采用螺杆泵的橡胶定子在干摩擦和原油润滑条件下的磨损行为直接关系到其密封性能和使用寿命。采用MPV-600环块试验机在室温条件下研究橡胶定子常用的丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FPM)在干摩擦和原油润滑下的磨损行为,并初步探讨其磨损机制。结果表明:干摩擦低载荷下,NBR的磨损量略低于FPM;而在高载荷下,由于摩擦生热致使NBR硬度降低发生黏着磨损,使其磨损量大幅度增加,磨损量远大于FPM。原油润滑下,由于剪切力和摩擦热的降低,NBR的磨损量低于FPM。     

原油介质中FKM/NBR混炼胶磨损行为研究

在MPV-600型磨粒磨损试验机上研究相同硬度的氟橡胶和丁腈橡胶及其配比为5∶5和2∶8的混炼胶试样在原油介质润滑条件下的磨损行为,分析在不同载荷、转速下混炼橡胶与金属摩擦副的动态摩擦磨损特性,以期得到性能优异的FKM/NBR混炼胶用于螺杆泵定子。利用体式显微镜观察橡胶试样的磨损形貌,初步分析其磨损机制。结果表明:在原油润滑条件下配比为2∶8的混炼胶具有较低的磨损量和较小的稳态摩擦因数,其磨损量略高于氟橡胶;在原油润滑条件下丁腈橡胶的磨损机制是以磨粒磨损为主,而混炼胶和氟橡胶则以疲劳磨损为主。     

稀土化合物改性复合材料在油润滑下的摩擦学性能

以竹纤维为增强相,通过稀土化合物改性制备一种树脂基复合材料;采用环块式摩擦磨损实验,研究稀土化合物改性复合材料在油润滑状态下载荷、转速对试样摩擦学性能的影响,以及稀土化合物改性对复合材料试样摩擦学性能的影响;比较干摩擦状态和油润滑状态下复合材料的摩擦学性能,观察和分析试样磨损表面形貌,探讨其磨损机制。实验结果表明:油润滑条件下,稀土化合物改性复合材料的摩擦因数和磨损率都随着载荷的增大而增加;较高载荷下摩擦因数随着转速的增大先增加后减小,而磨损率则呈现逐步增加的趋势;稀土化合物的改性使竹纤维和基体界面结合更为紧密,提高摩擦因数的同时降低了磨损率;在油润滑作用下,试样磨损由干摩擦时的磨粒磨损和疲劳磨损转变成为轻微的疲劳磨损;在油润滑状态下,复合材料处于边界润滑状态,故摩擦因数和磨损率均低于干摩擦。     

不同含量盐水介质中丁腈橡胶水润滑轴承材料摩擦学特性分析

以水润滑轴承用丁腈橡胶(NBR)材料为研究对象,在CBZ-1摩擦磨损试验机上开展其在清水及不同盐分含量水介质中以及不同速度及载荷下的摩擦学试验,对比分析其摩擦因数、磨损量以及磨损表面形貌等摩擦学特性的变化规律。结果表明:盐水质量分数、速度和载荷对丁腈橡胶的摩擦学性能影响显著,其摩擦学特性的变化是盐水质量分数、载荷、速度以及丁腈橡胶的黏弹性等因素共同作用的结果;丁腈橡胶材料与锡青铜配副的摩擦因数随转速的升高而降低,随载荷的增加而降低;随着盐水质量分数的增加,摩擦副的摩擦因数和磨损量先增大而后均有所减小,这是因为盐水质量分数通过影响润滑介质的黏度来改变水润滑的效果,通过对铜盘的腐蚀作用来改变摩擦副的摩擦情况,从而在整体上影响摩擦因数和磨损量的变化。     

原油润滑条件下含不同粒径氧化锌丁腈橡胶的摩擦磨损行为

为探讨氧化锌粒径变化对丁腈橡胶(NBR)性能的影响,分别制备普通和纳米氧化锌填充NBR试样,在原油介质中考察2种试样的溶胀性能,运用往复微机控制摩擦磨损试验机,考察原油润滑条件下2种试样的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观测其磨损表面形貌。结果表明:与添加普通级化锌试样相比,添加纳米氧化锌试样耐原油溶胀性更好,且在原油润滑条件下具有更小的摩擦因数和较小的磨损量。由扫描电镜分析可见,原油润滑条件下2种试样磨损表面均出现了Schallmach斑纹,显示出典型的黏弹性材料摩擦磨损的特征,但含纳米氧化锌试样磨损程度好于含普通氧化锌试样。纳米氧化锌填充丁腈橡胶具有较高的交联程度,致密的交联网络可有效阻止外界油分子侵入橡胶基体,减轻外界机械应力对于磨损表面的破坏程度,因而表现出了优异的摩擦学性能。     

半金属基粉末摩擦片摩擦磨损性能研究

在不同工况下研究半金属基粉末摩擦片与淬火45#钢配副时,载荷和转速对其摩擦磨损性能的影响,并分析其磨损机制。结果表明,在油润滑和水润滑下,半金属基摩擦片高速下的磨损量要明显低于低速下的磨损量,而干摩擦下其高载高速下的磨损要高于高载低速时的磨损量。油润滑下随载荷的增大,半金属基摩擦片的摩擦因数逐渐升高;水润滑下随载荷的增大,高速时摩擦因数先增大后减小,低速时则逐渐降低;干摩擦下随载荷的增大,高速时摩擦因数呈现出先升高后降低再升高的趋势,低速时则先升高后降低。干摩擦时摩擦面十分粗糙,有比较明显的沟状磨痕和硬质颗粒脱落后残留的凹坑;而水润滑和油润滑时摩擦面较为光滑。     

砂粒尺寸对丁腈橡胶在原油介质中摩擦磨损行为的影响

利用往复式磨损试验机研究丁腈橡胶在含不同尺寸的尖形和圆形砂粒原油介质中的摩擦磨损行为,并利用体式显微镜和场发射扫描电镜分析橡胶磨痕的表面形貌及检测表面元素含量。结果表明:随砂粒尺寸的增加,丁腈橡胶在含砂原油介质中的摩擦因数和磨损量均逐渐增加,而随着载荷的增加,摩擦因数降低,磨损量增加;在相同载荷和砂粒尺寸下,尖形砂粒存在时的摩擦因数和磨损量都大于圆形砂粒;在小载荷条件下,不同尺寸砂粒的运动方式都以滚动为主,在大载荷情况下,当尖形砂粒尺寸增大到1 mm时,砂粒在材料表面的运动方式以滑动为主;砂粒尺寸以及载荷的增加,均加大了对分子链的破坏,从而使得磨痕表面C元素相对含量降低。     

多孔UHMWPE的制备与摩擦学性能研究

用热压成型法制备多孔超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和普通UHMWPE试样,在改制的摩擦磨损试验机上考察2种试样在水润滑和牛血清润滑下的摩擦磨损性能。结果表明:普通UHMWPE均处于边界润滑区域;多孔UH-MWPE在较低载荷下因可以获得额外的润滑而形成混合润滑,摩擦因数和磨损量较低,其磨损机制为轻微的擦伤磨损;随着载荷的增加,多孔UHMWPE试样的磨损量明显上升并高于同等条件下普通UHMWPE,呈现较严重的切削磨损;多孔UHMWPE只适合应用于低载工况下。     

不同高温浆体中螺杆钻具定子衬套的摩擦规律

定子橡胶衬套的磨损易导致螺杆钻具工作效率降低或过早发生失效。为研究钻井工况下橡胶衬套的摩擦磨损特性,对定子橡胶衬套在干磨状态以及不同浆体介质中的状态进行了摩擦学试验,并对橡胶磨损量进行称量。试验结果表明：在干磨和各浆体介质中,中低载荷和低转速情况下,橡胶的摩擦因数随着载荷和转速增大而减小,橡胶的磨损量随载荷和转速的增大而增大;在浆体介质中,橡胶磨损量随泥浆密度的增大而增大。衬套的磨损机理主要表现为滞后磨损、氧化降解和微切削作用磨损。     

盐浴软氮化42CrMo的摩擦学性能分析

对42CrMo进行盐浴软氮化处理,分析盐浴软氮化处理对42CrMo试样硬度的影响,研究不同润滑条件下42CrMo试样的摩擦学性能,分析其摩擦磨损机制。结果表明:盐浴软氮化处理过的42CrMo的平均硬度为HV747.33,约是未处理基体的(HV310)的2.5倍;在其他条件相同时,随载荷的增加,干摩擦条件下42CrMo的摩擦因数先增加后减小,边界润滑和油润滑条件下的摩擦因数不断增加;42CrMo在干摩擦条件下的摩擦因数、表面磨痕深度和磨损量均要明显高于边界润滑和油润滑条件下;在干摩擦条件下42CrMo的磨损机制为严重的黏着磨损和塑性变形,边界润滑条件下42CrMo表面磨损减缓,有轻微犁沟;油润滑条件下42CrMo表面为磨粒磨损,无明显变形。     

添加聚四氟乙烯微粉后聚醚醚酮复合材料的摩擦学性能

采用常温机械共混+高温模压方法制备了添加不同含量聚四氟乙烯(PTFE)微粉聚醚醚酮复合材料,研究了其力学性能、摩擦磨损性能及磨损形貌,并探讨了其摩擦磨损机理。结果表明:随PTFE微粉含量的增加,复合材料的洛氏硬度和压缩强度均降低,干摩擦条件下的摩擦因数减小,体积磨损量先降后升,当PTFE微粉质量分数5%时,体积磨损量最低;在油润滑和水润滑条件下复合材料的摩擦因数和体积磨损量均小于干摩擦条件下的,且随PTFE微粉含量的增加,油润滑条件下的体积磨损量下降,而水润滑条件下的增大;在干摩擦条件下复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主,并伴有疲劳磨损,在油润滑条件下复合材料表面存在少量片状PTFE磨屑和碳纤维富集,在水润滑条件下复合材料表面被PTFE微片层覆盖,局部存在微裂纹和孔洞。     

陶瓷涂层/钢的摩擦磨损性能研究

在室温,载荷40,180,320N和速度100,200,300r／min下,对二氧化钛涂层试件与GCr15钢进行了油润滑情况下的球盘式摩擦磨损试验。结果表明：在油润滑的条件下,涂层的摩擦性能几乎都有很大的改善,摩擦因数呈下降的趋势,这与载荷所致的接触应力有关;在载荷一定的情况下,摩擦因数随着速度的增大而减小;在300r／min的高速情况下,随着载荷的增大,圆盘的磨损量呈下降的趋势。针对摩擦磨损试验中圆盘磨损量出现的负增长,提出了一种滑动摩擦磨损机制,此模型可以很好地解释试验中所出现的现象。     

原油温度对丁腈橡胶溶胀及耐磨损性能的影响

随着开采深度的增加,原油的温度逐渐上升,必然影响螺杆泵定子橡胶的溶胀及磨损行为。研究3种丙烯腈结合量的丁腈橡胶（N18、N26、N41）在不同温度原油介质中溶胀行为,并采用MPV 600 环块试验机研究溶胀后丁腈橡胶磨损行为,初步探讨温度对橡胶溶胀及磨损行为的影响。结果表明：随温度的升高原油浸泡后N18及N26质量变化率基本成线性增加,而 N41质量变化率却略有下降;N18和N26硬度随着原油浸泡温度的升高逐渐下降,而N41橡胶的硬度基本维持不变;丁腈橡胶随着原油浸泡温度的增加磨损量增加,而摩擦因数却逐渐下降;随着丁腈橡胶中丙烯腈结合量的增加,分子键间作用力增强,具有较好的耐溶胀和耐磨性能。     

潜油螺杆泵定子橡胶摩擦磨损行为研究

采用MPV-600型微机控磨粒磨损试验机考察了潜油螺杆泵定子丁腈橡胶(NBR)和氟橡胶(FPM)与转子45#钢配副在干摩擦条件下的磨损行为,并用扫描电子显微镜-X射线能量散射分析(SEM-EDXA)法对橡胶的磨痕表面形貌、元素含量进行分析。结果表明:两种橡胶在低载荷条件下的干摩擦磨损主要是以滞后摩擦为主,而较高载荷时NBR的磨损机制表现为粘着磨损;橡胶磨损的物理过程为微切削作用产生的微观分子断裂,随着载荷的增大,宏观分层剥落逐渐起主导作用;干摩擦过程中橡胶分子链发生断裂形成大分子自由基,大分子自由基异构化并发生氧化反应。     

铜镍锡合金干滑动磨损行为研究*

大型装备上的铜镍锡合金工件常常工作在润滑不足或者无润滑的工况条件下,因此有必要研究铜镍锡材料在干摩擦下的性能。采用CEF-I型销-盘式磨损试验机对铜镍锡合金在不同载荷与转速条件下进行干滑动摩擦磨损试验,采用扫面电子显微镜、能谱仪和轮廓检测仪对磨损表面进行检测,研究铜镍锡合金的干滑动磨损行为,并探讨其磨损机制。结果表明：在转速一定时,平均摩擦因数随载荷增大总体呈波动下降趋势,铜镍锡合金试件磨损量先缓慢增加,在较高载荷下快速增加;在载荷一定时,平均摩擦因数随转速增大先增大后减小,铜镍锡合金试件磨损量总体呈先减小后增大趋势;随着载荷的增大,铜镍锡合金的磨损机制由轻微黏着和剥层磨损到明显的黏着和剥层磨损,再到严重的黏着和疲劳磨损,随着转速的增大,铜镍锡合金的磨损机制由磨粒磨损转变为黏着磨损再到剥层磨损。在较低载荷下,随着转速的增大,铜镍锡合金摩擦磨损性能保持很好的稳定性,因此铜镍锡合金适用在高转速较低载荷的干摩擦工况下。