摩擦和磨损过程受到摩擦副、润滑剂、工作参数、环境和工作历史等许多因素的影响。材料的强度或者说材料对外载荷的响应与温度、载荷作用速度、材料的应变量、应变速率和应变历史等都有密切关系。尤其在通电状况下,其摩擦和磨损过程更加复杂。另外,材料还要受到电流、电压等多因素的影响。磨损包括粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、表面疲劳,还有侵蚀、气蚀和冲凿等。由此得出材料磨损量与行程成正比,与载荷成正比,与较软材料的屈服应力或硬度成反比。磨损都是由于较硬表面将较软材料犁出沟槽所致。一种情况是粗糙而坚硬的表面贴着较软的表面滑动。另一种情况是磨损是由于游离的坚硬粒子在两摩擦表面之间滑动所致。粘着磨损和磨粒磨损的机理有赖于固体的直接接触,它们所产生的磨损型式在摩擦一开始就是发展性的,当两滑动表面通过微凸体实现接触时,就会发生粘着磨损和磨粒磨损,并且微凸体可以互相穿过,而使一方或双方微凸体发生塑性变形。
如果在两表面间发生电火花,就会造成以去除和析出金属的形式出现的永久损坏。影响摩擦磨损过程的因素很多,且存在复杂的非线性相互作用。
Dobromiski列出微动过程主要影响因素有28种,而Meng认为滑动摩擦过程的影响因素和常数有100个之多。因此摩擦磨损机理的研究相当复杂。
影响电接触滑动摩擦磨损行为的因素有:
1.电流的影响。载电流摩擦磨损是指处于电场中的材料及摩擦副,在电流通过条件下,材料及摩擦副的摩擦磨损行为。
研究发现,载流条件下摩擦副在摩擦过程中的热,主要来自三个方面:电弧热、摩擦热、电流产生的热。由于电流的存在,试验过程中不仅有摩擦热,还增加了电弧热和电流产生的热。因此比无电流干滑动条件下单纯的摩擦热大,摩擦表面温度高,摩擦严重,表面粗糙度增加,从而引起真实接触面积增大摩擦系数升高,同时使摩擦表面局部温度急剧升高而氧化。
电流对载流铬青铜/纯铜摩擦配副的摩擦系数有影响。电流的存在增大了摩擦系数,且随着速度的增加有电流条件下摩擦副的摩擦系数下降的趋势比无电流时的缓慢。在电场条件下由于硬质相的出现,在摩擦面上出现了磨粒磨损,表现为摩擦面上出现的犁沟。
在强电流作用下,当弓网间发生瞬时离线时,将产生严重的拉电弧现象,造成受电弓滑板和接触导线表面烧伤而使接触状况恶化。电流通过导体产生热效应,机械摩擦和接触电阻所产生的表面温度,实际接触粗糙峰上的瞬时闪温,都导致材料组织和性能发生变化,从而严重影响了材料的摩擦磨损性能。
2.电压的影响。在直流电压的作用有利于添加剂在金属表面形成化学吸附膜和化学反应膜,从而造成摩擦系数的下降。对Al2O3/Cu施加反向电压和正向电压:表明正向电压作用下的摩擦系数比反向电压的大,同时外加电场的存在能显著地增加摩擦副的摩擦系数。当电压接通时,摩擦副的摩擦系数比电压断开时高出约133%,说明外加电压的存在是造成摩擦系数增大的原因。即摩擦系数随之增大,电压断开时摩擦系数随之减小。
