TABER 耐磨试验机对不同样品的耐磨性研究

　　运动产生摩擦，机械设备的相对运动部件之间都存在摩擦。由摩擦造成的非正常磨损，在影响人们生产活动的同时也造成了社会财富的巨大浪费，因此对耐磨损机理、材料的耐磨性进行研究至关重要，耐磨损试验机是研究的关键设备。

　　通常认为，一次能源大约1/3是消耗于摩擦损失，约有70%的设备损坏是由各种形式的磨损而引起的。磨擦学是交叉学科，融基础知识和应用技术于一体，是包括大家都熟悉的摩擦、磨损、润滑在内的一个宽广的科技领域。它在工程上的应用包括：建筑、装备和产品的摩擦学设计，全生命周期中摩擦消耗和磨损控制，以及润滑技术措施的实施与新型润滑材料的研发。摩擦学具有重要的经济价值，在建筑、装备和产品的设计中，重视和应用摩擦学前沿科技知识，积极进行摩擦学设计，可以提高建筑、装备和产品的性能、可靠性，降低运行费用，从而提高建筑、装备和产品在市场上的竞争力。

 

　　利用摩擦磨损试验机进行摩擦学相关试验是简单便捷的测试材料摩擦性能的方法。与实际使用试验相比，试验机测试周期短、成本低，并且可以单独控制一些参数进行单项测试，灵活性也很好，所以在摩擦学研究领域，摩擦磨损试验机械被广泛应用于机械设计、材料科学等领域进行材料磨损摩擦性能试验，用来评定材料的耐磨性，此外，也可用于测定摩擦功率及材料摩擦系数等。摩擦磨损试验机能够简单明了地演示摩擦磨损机理，对于摩擦磨损的教学有很好的促进作用。因此，摩擦磨损试验机也广泛应用于摩擦学的教学试验使用。

 

　　TABER耐磨试验机的使用

 

　　耐磨试验机的种类很多，对其分类的方式也不相同。本文对TABER耐磨试验机的结构及原理加以介绍，以期为研究人员进行耐磨损试验的设计和设备选型提供参考。

 

　　TABER耐磨试验机是一类用于做磨耗测试的试验机，它适用于布、纸、涂料、合板、皮革、地砖、玻璃、天然塑胶等。测试方法为，回转试料顶着一对磨耗轮，并加以规定的负荷，试料旋转时带动磨耗轮，磨耗试料，磨耗损失重量为试验前后试料的重量差。供选择的砂轮型号为：H18、H22、CS17、S32、S33。它的应用广泛，包括：旅行箱、地毯、纸板、衣物、玻璃、塑料涂层、瓷砖、金属镀层、油漆、清漆、装饰薄片、高压薄片、塑料、纺织品、弹性地板垫、交通漆、阳极氧化层、毛毯、电子部件、装饰板、蜡、标签、皮套、牙科材料、汽车内装饰物、树脂、家具等。

 

　　1、TABER耐磨试验机的组成

 

　　TABER耐磨试验机由三部分组成：

 

　　(1)砂轮压力臂

 

　　双臂内侧安装磨轮，双臂外侧安装的是砝码，如图1所示，这样的结构方式能适应此方法下的任何砝码和砂轮的更换。本论文所阐述的ASTMC1353-2009使用的是H-22砂轮和1000g的砝码。

 

　　(2)旋转平台

 

　　旋转平台，是用于放置及固定样品的平台，中间有一直径为9mm的丝杆，钻好孔的样品穿过丝杆放置在旋转平台上，用一螺母固定拧进丝杆，固定样品。旋转平台能根据设备设置的转动速度转动。

 

　　(3)控制平台及吸尘器

 

　　控制平台主要控制设备旋转平台的转数和转速。吸尘器将样品磨掉的粉末吸入粉尘收集罐子中。

 

　　2、TABER耐磨试验机的基本操作步骤

 

　　将制备好的样品安装在旋转平台上，固定。在砂轮压力臂内侧安装砂轮，在外侧安装所要求的砝码，并将其从竖直方向垂直倒下，让砂轮与样品接触。开机设置平台旋转的次数和旋转的速度。启动旋转，并开启吸尘器。转动次数计数完毕后，抬起砂轮压力臂，并取下样品，用毛刷刷干净样品表面粉尘，试验完成，然后可再次安装下一个样品。

 

　　3、标准ASTMC1353-2009意义及操作方法

 

　　标准ASTMC1353-2009测试方法提供了一种方法来量化尺寸石材的耐磨性，可用于对比材料性能等级。在试验室的TABER耐磨试验机上测量石材尺寸的耐磨损性能，可考虑的影响因素包括试验条件、样品与磨料之间的压力、样品的安装或拉伸、还有样品种类或材料的数量。样品在测试过程中受到双头磨轮的摩擦，根据磨料的不同类型和样品，磨轮表面也会因为测试样品或其他材料而发生变化。

 

　　试验步骤

 

　　1、样品制备及预处理

 

　　选择样品，将样品切成100mm×100mm大小的正方形，清洗样品表面，在样品中心位置进行钻孔，钻出一个直径10mm的通孔，放入60±2℃的烘箱烘干48h。

 

　　取出样品，放于温度22±3℃、湿度45~55%的环境内降温至常温，将凉置好的样品进行编号并初次称量，单位为g，精确到小数点后两位。取出样品测量其体积比重。

 

　　将H-22磨轮安装在耐磨机上，安装前需用精确度0.1及以上的卡尺对磨轮进行测量，避免磨轮经过多次试验后磨轮磨损过大，影响试验结果，本标准要求磨轮直径不得低于41.3mm，否则需更换磨轮。

 

　　2、试验过程

 

　　把制备好的样品安装上耐磨机的转盘上，设定转速72r/min，转数1000，放下磨轮开始研磨。

 

　　磨后取下样品，用毛刷刷净样品表面粉尘，用单位为g精确度小数点后两位的天平进行二次称重。将称量出来的两次重量和体积比重，带入公式计算样品耐磨指数。

 

　　市场上各类样品符合标准ASTMC1353-2009《石材耐磨性-旋转平台，双头磨轮》及TABER耐磨试验机下的耐磨系数，并且标准ASTMC1353-2009《石材耐磨性-旋转平台，双头磨轮》有其独到性，将其与国内标准GB/T3810.7-2006《有釉砖表面耐磨性的测定》联合使用，能更为客观地通过数据反映样品的釉面砖耐磨性，将其与国内标准GB/T3810.6-2006《无釉砖耐磨深度的测定》联合使用，能清晰地得出不同样品的相关关系。笔者认为，使用ASTMC1353-2009《石材耐磨性-旋转平台，双头磨轮》的方法能更好地对砖的耐磨性进行测试。