自润滑 compounds：如何用摩擦磨损试验机测量摩擦与磨损

摩擦学表征如何帮助比较自润滑塑料材料，并为实际应用条件选择最合适的 compound。

当两个部件相互接触并发生相对运动时，摩擦与磨损便成为材料选择中的关键参数。

降低这些现象意味着提高系统效率、延缓其老化，并且在许多应用中可减少甚至消除对外部润滑剂的需求。

正是为了满足这些需求，LATI 开发了 LATILUB——专为滑动、接触和部件寿命至关重要的应用而设计的自润滑热塑性 compound 系列。

然而，仅仅选择摩擦系数最低的材料并不足够。摩擦学性能取决于整个系统：材料、配对件、压力、速度、温度、几何形状和运动类型。

因此，通过摩擦磨损试验机进行表征成为自润滑 compound 开发与选择中的重要工具。

自润滑热塑性 compound：是什么、如何工作

自润滑热塑性 compound是一类材料，其中特定的功能性添加剂被分散在聚合物基体中，以控制两个或多个表面相对运动所产生的摩擦与磨损。

LATILUB 系列产品采用多种不同的自润滑体系开发，根据应用所需性能及运行条件进行选择。

常用的解决方案包括：

• 石墨、二硫化钼和硅油，用于改善摩擦性能；
• 芳纶纤维，有助于控制磨损；
• 碳纤维和陶瓷填料，用于提高 PV 极限；
• 基于 PTFE 的配方
• 不含 PFAS 的替代解决方案。

因此，配方的选择取决于需要解决的摩擦学问题以及部件实际运行所需满足的条件。

换言之，不存在一种普遍最优的自润滑 compound：只存在更适合或较不适合特定摩擦学系统的配方。

自润滑 compound 在运动应用中的优势

自润滑 compound 的主要优势之一，是在应用条件允许的情况下，能够无需使用油脂等外部润滑即可运行。

这有助于：

• 降低维护需求；
• 保持系统更加清洁；
• 减少传统润滑剂所带来的粉尘和污染物积聚。

除此之外，还具备热塑性材料的典型优势：

• 可通过注塑成型实现复杂几何形状；
• 可在同一部件中集成多种功能；
• 相较许多金属解决方案可实现减重；
• 可用于技术要求苛刻环境中的部件制造；
• 可控制运动应用中的摩擦、磨损及噪音。

因此，自润滑材料广泛应用于齿轮、衬套、轴承、滑动平台、直线导轨、凸轮、销轴、自动化系统、泵和阀门等部件，以及塑料与金属部件的配合中。

摩擦系数与磨损：为何单一数值并不足够

谈到摩擦学，首先被考虑的参数之一往往是摩擦系数。

然而，仅仅询问“这种材料的摩擦系数是多少？”很少足以预测其在实际部件中的表现。

摩擦学性能实际上取决于众多参数，包括：

• 工作温度；
• 所施加的压力或载荷；
• 相对速度；
• 接触几何形状；
• 表面处理；
• 配对材料；
• 环境条件；
• 运动的持续时间与类型。

尽管摩擦与磨损密切相关，但它们代表的是不同的现象。

摩擦系数特别低的材料，在相同条件下未必也具有最低的磨损。

因此，LATI 建议主要将摩擦系数和磨损系数用于在相同试验条件下比较不同材料，而不应将其自动视为绝对设计数值。

正是在这一点上，实验表征发挥着核心作用。

摩擦磨损试验机：如何测量塑料材料的摩擦与磨损

摩擦磨损试验机是一种用于在受控接触和运动条件下，表征材料及材料配对摩擦学行为的仪器。

通过规定的试验，可以研究摩擦与磨损等现象，比较不同配方，并分析材料行为随摩擦学系统参数变化的情况。

摩擦学试验的价值正是在于能够控制试验条件。

载荷、速度、温度、行程距离、接触几何形状、配对材料及表面特性都必须经过仔细设定，才能使结果对所研究的应用具有实际意义。

对实际运行条件的了解越深入，就越能设计出可为材料选择提供有用信息的试验。

旋转式与直线式摩擦学试验：区别何在

LATI 所使用的摩擦磨损试验机，近期通过引入全新直线模块进一步扩展了表征能力。

该系统使得除旋转运动试验外，还可进行往复直线运动试验。

在往复运动中，接触点反复经过同一轨迹，运动方向会周期性地反转。

这种配置能够呈现与连续旋转不同的运动学条件，从而更深入地研究部件以前后滑动方式运行的应用场景。

同时具备这两种配置，扩大了可对 LATILUB compounds 进行表征的条件范围。

其目标并非单纯收集更多数据，而是获得更能代表所研究实际摩擦学系统的信息。

为深入探讨这一进展对材料开发的意义，我们采访了LATI 产品开发技术员 Annacarla Cereti

LATILUB 摩擦学测试：向 LATI 实验室提出的五个问题

Anna，我们从基础说起：什么是摩擦磨损试验机？它能帮助我们了解自润滑塑料材料的哪些行为特征？

摩擦磨损试验机是一种实验室仪器，用于测量两个相互接触并发生相对运动的表面之间的摩擦与磨损。对于自润滑塑料材料而言，它可以帮助我们了解材料在另一表面上滑动的难易程度、材料的损耗情况，以及其在不借助外部润滑剂的情况下降低摩擦的有效性。

摩擦学试验是如何设置的？哪些变量对结果的影响最大？

在 LATI，我们采用销盘式摩擦磨损试验机，即以一定载荷将钢制销钉压在以特定速度旋转的塑料圆盘上。系统会测量摩擦系数，并可在一定行程距离后量化磨损程度。因此，影响试验的因素包括所施加的载荷、转速、温度、表面粗糙度以及试验持续时间。

最近，我们的摩擦磨损试验机配备了全新的直线模块。相较于此前的配置，它能实现哪些新功能？

在传统的销盘式配置中，圆盘做旋转运动，销钉在试验过程中始终沿同一方向经过一条圆形轨迹。直线模块能够将这种旋转转化为往复直线运动，此时留下的轨迹是一条反复前后经过的直线。

 

能够进行往复运动试验，是如何拓展 LATILUB 材料表征范围的？

由于材料的摩擦学性能不仅取决于材料本身，还取决于其所处的整个系统，因此能够在不同配置下进行测试，便可研究不同的系统，并获得关于材料可能行为的更多信息。

从实验室到实际部件：这些试验如何帮助设计人员、注塑商和开发人员选择最合适的 compound？

实验室中获得的数值不能用作设计数据，而应更多地用于比较在相似条件下测试的不同材料。表征可根据客户应用采用旋转模块或直线模块进行，但理想情况是尽可能创建接近实际系统的测试情境（接触类型、载荷、速度、几何形状等）。

从摩擦学测试到 compound 选择

在面对摩擦学问题时，仅选择摩擦系数最低的材料很少足够。

需要同时考虑：

• 摩擦；
• 磨损；
• 接触条件；
• 运动类型；
• 速度；
• 压力或载荷；
• 温度；
• 配对材料；
• 运行环境；
• 部件的结构要求与预期使用寿命。

因此，compound 的配方是起点。而实验表征则有助于理解其行为、比较不同解决方案，并找出最适合所考虑应用条件的方案。

随着直线模块的引入，LATI 进一步扩展了分析能力，在旋转试验之外增加了往复运动试验，从而提高了在更贴近实际应用需求的场景中研究 LATILUB 材料的可能性。

实验室因此不再仅仅是验证材料性能的工具，更成为设计和compound 选择的切实支持。

您的应用是否存在摩擦或磨损问题？ 运动类型、速度、载荷或接触压力、温度、配对件、环境条件以及性能目标，都是正确设置材料选择及其表征所需的关键信息。请联系 LATI 团队，深入探讨适用于您应用的 LATILUB compounds 的选择与表征。

常见问题

什么是自润滑 compound？

自润滑 compound 是一种配有功能性添加剂的热塑性材料，旨在控制表面相对运动所产生的摩擦与磨损，并在某些情况下减少或消除对外部润滑剂的需求。

如何测量塑料材料的摩擦系数？

摩擦系数可通过在受控的载荷、速度、温度、接触几何形状及配对材料条件下进行摩擦学试验来评估。结果必须始终结合具体试验条件进行解读。

摩擦与磨损有何区别？

摩擦描述的是两个表面相对运动所产生的阻力，而磨损则涉及因接触而导致的材料逐渐劣化或损耗。摩擦系数低并不一定意味着磨损也低。

摩擦磨损试验机有什么作用？

摩擦磨损试验机可用于表征发生相对运动的表面之间的相互作用，并在明确的摩擦学条件下比较不同材料的行为。

选择自润滑塑料材料需要哪些信息？

至少需要了解运动类型、速度、接触载荷或压力、温度、配对材料、环境条件、部件几何形状以及所需使用寿命。