材料在高溫工況下的摩擦損耗問題，是工業(yè)零部件、航空構(gòu)件、熱處理配件研發(fā)階段需要攻克的核心問題，高溫摩擦磨損試驗機作為模擬高溫摩擦環(huán)境的專用試驗設備，能夠復刻不同溫度區(qū)間、不同接觸形式下材料的摩擦行為，為材料配方調(diào)整、構(gòu)件結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供真實試驗數(shù)據(jù)支撐。設備依托溫控結(jié)構(gòu)與摩擦驅(qū)動結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，區(qū)別于常溫摩擦試驗裝置，其核心優(yōu)勢在于可以消除常溫環(huán)境帶來的數(shù)據(jù)偏差，還原構(gòu)件實際服役時的高溫受力狀態(tài)。 設備可覆蓋三類主流高溫服役場景，第一類為中低溫連續(xù)工況模擬，對應常規(guī)機械傳動部件長期工作環(huán)境，溫度區(qū)間貼合通用機床、輸送設備運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的溫升狀態(tài)，試驗過程可設置持續(xù)數(shù)小時的穩(wěn)定保溫流程，觀測材料長時間摩擦后的表層損耗變化。第二類為中高溫間斷工況模擬，匹配熱處理加工、冶金輸送配件的工作模式，支持升溫、恒溫、降溫循環(huán)切換，記錄溫度反復變化時摩擦系數(shù)的波動規(guī)律。第三類為超高溫短時沖擊工況模擬，多用于航空耐熱合金、特種陶瓷材料檢測，單次保溫時長可控，重點分析高溫瞬時接觸下材料表面剝落、氧化磨損的產(chǎn)生過程。三類場景無需更換主體機身，僅調(diào)整溫控程序與配套夾具即可完成切換，適配多品類試樣檢測需求。
整套準備流程分為四個連貫步驟，第一步完成試樣表面統(tǒng)一處理，采用相同粒度打磨耗材對試樣接觸面進行打磨，清除表面氧化層、加工劃痕，保證所有試樣初始表面粗糙度保持一致，避免表面瑕疵干擾最終磨損量數(shù)值。第二步完成試樣尺寸校準，使用標準測量工具記錄試樣厚度、接觸面積數(shù)據(jù)，留存原始尺寸用于試驗結(jié)束后的損耗差值計算。第三步完成夾具裝配固定，將上下兩組試樣分別安裝于活動端與固定端，調(diào)整接觸位置使兩者貼合面完整重合，防止試驗過程出現(xiàn)局部偏磨現(xiàn)象。第四步完成密閉腔體預處理，根據(jù)試驗需求通入保護氣體或保持空氣環(huán)境，等待腔體內(nèi)溫度穩(wěn)定至設定數(shù)值后，再啟動摩擦驅(qū)動程序開展檢測。
設備運行階段同步采集四類關鍵試驗數(shù)據(jù)，第一類數(shù)據(jù)為實時摩擦系數(shù)，隨溫度變化形成連續(xù)變化曲線，能夠直觀反映高溫下材料接觸面潤滑狀態(tài)的改變，氧化膜生成、軟化層出現(xiàn)都會直接體現(xiàn)在系數(shù)起伏中。第二類數(shù)據(jù)為試樣磨損量，通過試驗前后試樣重量、厚度差值計算得出，用于對比不同材料在同等高溫條件下的損耗速度。第三類數(shù)據(jù)為接觸面溫度變化曲線，區(qū)分腔體環(huán)境溫度與試樣接觸點實際溫度，兩者差值可判斷摩擦生熱疊加環(huán)境高溫帶來的復合熱效應。第四類數(shù)據(jù)為試樣表面形貌記錄，試驗結(jié)束后借助輔助觀測設備記錄接觸面劃痕、點蝕、氧化起皮等損傷形態(tài)，區(qū)分磨粒磨損、氧化磨損、粘著磨損三種損耗類型。
維護工作按照使用頻次分為三層操作內(nèi)容，第一層為單次試驗后的即時清理，拆除夾具后清理腔體內(nèi)部脫落的試樣碎屑，擦拭加熱組件表面附著的氧化粉塵，檢查密封結(jié)構(gòu)是否存在輕微漏氣痕跡。第二層為每十次試驗完成后的基礎檢修，檢查傳動結(jié)構(gòu)運行平穩(wěn)度，校準溫度傳感元件數(shù)值，更換老化的密封墊片，清理氣體管路內(nèi)部殘留雜質(zhì)。第三層為月度深度養(yǎng)護，拆解溫控腔體附屬配件進行清潔保養(yǎng)，校驗壓力與位移采集模塊，檢查線路連接部位有無高溫老化痕跡，完成全設備空載升溫試運行，確認各項功能無異常后留存養(yǎng)護記錄。
通過設備獲取的整套試驗數(shù)據(jù)，可作用于三個材料研發(fā)環(huán)節(jié)，第一個環(huán)節(jié)是新型耐磨材料配方篩選，在相同高溫試驗條件下對比多組配比試樣的磨損表現(xiàn)，篩選適配高溫工況的材料組分。第二個環(huán)節(jié)是表面處理工藝優(yōu)化，針對滲碳、噴涂、氮化等不同表層處理方式開展對照試驗，找到能夠降低高溫摩擦損耗的加工工藝。第三個環(huán)節(jié)是零部件結(jié)構(gòu)設計調(diào)整，根據(jù)材料高溫摩擦時的粘著、剝落規(guī)律，優(yōu)化構(gòu)件接觸結(jié)構(gòu)，減少運行過程中局部應力集中帶來的快速磨損問題。整套試驗流程形成的數(shù)據(jù)鏈條，能夠減少實物樣機實地測試的次數(shù)，縮短新材料與新構(gòu)件的研發(fā)周期。
