橡胶辊筒磨耗测试技术及应用分析
简介
橡胶辊筒作为工业领域中常见的传动、压合或输送部件,广泛应用于印刷、造纸、纺织、包装等行业。其表面性能直接影响设备运行效率及产品质量,而磨耗则是衡量橡胶辊筒使用寿命和功能稳定性的关键指标之一。橡胶辊筒在长期工作过程中,因与接触材料摩擦、环境介质侵蚀或机械应力作用,表面会逐渐磨损,导致尺寸变化、硬度下降、摩擦系数波动等问题。因此,通过科学的磨耗测试评估其耐磨性能,对优化材料配方、改进生产工艺以及延长辊筒寿命具有重要意义。
适用范围
橡胶辊筒磨耗测试主要适用于以下场景:
- 工业制造领域:如印刷机械中的胶辊、造纸设备中的压榨辊、纺织机械中的导辊等,需通过磨耗测试验证其耐久性。
- 材料研发环节:针对不同橡胶配方(如天然橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等)的耐磨性能对比分析。
- 质量管控流程:生产批次的质量检验,确保产品符合设计要求和客户标准。
- 特殊工况评估:如高温、高湿、腐蚀性介质等恶劣环境下橡胶辊筒的性能变化研究。
检测项目及简介
- 磨耗量测试 通过模拟实际工况下的摩擦行为,测量橡胶试样在一定时间内因磨损导致的体积或质量损失。磨耗量越小,表明材料耐磨性越优。
- 摩擦系数测试 评估橡胶辊筒与接触材料(如金属、塑料等)之间的动/静摩擦系数,分析其对传动效率或压合效果的影响。
- 表面形貌分析 利用显微镜或三维轮廓仪观察磨损后的表面微观结构,判断磨耗机制(如黏着磨损、疲劳磨损等)。
- 硬度变化测试 测试磨损前后橡胶的邵氏硬度或国际橡胶硬度(IRHD),反映材料因磨耗引起的硬化或软化趋势。
- 动态性能测试 结合疲劳试验机,模拟橡胶辊筒在循环载荷下的磨耗行为,评估其动态耐久性。
检测参考标准
- ISO 4649:2017 《硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒法)》:规定了使用旋转辊筒装置测试橡胶耐磨性的方法。
- ASTM D5963-04(2018) 《橡胶性能试验方法——磨耗测试(改良型兰伯恩仪器)》:适用于通过往复摩擦方式评估橡胶耐磨性。
- GB/T 1689-2014 《硫化橡胶耐磨性能的测定(阿克隆法)》:中国国家标准,采用阿克隆磨耗试验机进行测试。
- DIN 53516:2017 《橡胶试验——耐磨性能测定(旋转圆柱法)》:德国标准,适用于高精度磨耗量测量。
检测方法及相关仪器
- 阿克隆磨耗试验法
- 原理:将橡胶试样以一定角度压在旋转砂轮上,通过摩擦作用产生磨耗,计算单位行程的体积损失。
- 仪器:阿克隆磨耗试验机(含砂轮、加载装置、计数器)。
- 步骤:试样预磨→称量初始质量→设定转速与载荷→运行规定时间→清洗干燥后称量→计算磨耗量。
- DIN旋转圆柱法
- 原理:试样固定在旋转圆柱表面,与摩擦轮接触并施加垂直载荷,通过磨耗轨迹长度计算体积损失。
- 仪器:DIN磨耗试验机(圆柱试样夹具、摩擦轮、测力传感器)。
- 特点:适用于高精度测试,可模拟多向摩擦工况。
- Taber磨耗试验法
- 原理:使用两个旋转磨轮以交叉轨迹摩擦试样表面,适用于评估橡胶辊筒涂层的耐磨性。
- 仪器:Taber磨耗试验机(含砝码、磨轮、真空吸尘装置)。
- 应用:常用于印刷胶辊的耐磨涂层性能测试。
- 摩擦系数测试仪
- 仪器组成:水平滑动平台、力传感器、数据采集系统。
- 测试模式:可测量静摩擦系数(初始滑动阻力)和动摩擦系数(持续滑动阻力)。
- 表面形貌分析设备
- 激光共聚焦显微镜:用于获取磨损区域的三维形貌数据。
- 扫描电子显微镜(SEM):观察微观磨损形貌,分析裂纹或剥落特征。
结语
橡胶辊筒磨耗测试是保障其性能可靠性的核心技术手段。通过标准化的测试方法及精密仪器,能够全面评估材料的耐磨性、摩擦特性及动态耐久性,为产品设计、工艺改进提供数据支撑。随着工业自动化发展,未来磨耗测试技术将更加注重多因素耦合模拟(如温度、湿度、化学介质协同作用),并借助人工智能优化测试模型,进一步提升检测效率与准确性。
GB/T 26703-2011 皮鞋跟面耐磨性能试验方法 旋转辊筒式磨耗机法
GB/T 9867-2008 硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒式磨耗机法)
GB/T 9867-1988 硫化橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒式磨耗机法)
HG/T 2066-2020 旋转辊筒式磨耗机
ISO 4649-2002 硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒式磨耗机法)
磨耗定义为由摩擦力引起的材料表面损失。耐磨性能定义为抵抗由于机械作用使材料表面产生磨损的性能,用耐磨指数表征,耐磨指数定义为在相同的规定条件下测量的标准橡胶与试验橡胶的体积磨耗损失比,用百分数表示。
橡胶的耐磨性能是指硫化胶抵抗摩擦力作用下因表面破坏而使材料损耗的能力,是与橡胶制品使用寿命密切相关的力学性能。