塑料的磨損類別與機理(5)
　　
　　切削磨損
　　
　　兩對摩面上都布滿微凸峰，如果這些硬的突起物具有鋒利的邊緣與棱角，相對運動時，則可能使對摩面受到切割或撕裂，并且使附近的材料拉伸，甚至局部發生張力破壞，以致受到嚴重損傷。在滑動過程中，其中許多凸峰相遇而發生碰撞與相互切削；有些凸峰甚至會對對方平坦部分刨削。當摩擦副兩面硬度差很大時，較硬一面的微凸峰會突入較軟材料內，在滑動過程中將軟材料刨削、刮削下來。對于塑料，對磨面上粗糙、鋒利而堅硬的突起物，可能起到一個微型切削工具的作用，把塑料的某些部位切割、刨、刮下來。一般塑料都比金屬軟。摩擦副中采用的塑料與金屬的硬度差，從幾倍到幾十倍，甚至上百倍，塑料表面容易受到這種類型的磨損。在對純聚四氟乙烯與鑄鐵(HT30-54)的干摩擦試驗中，開機以后不到10min，在滑動件(鑄鐵)行程兩末端處，就可以看到在摩擦過程中被刨削、刮削下來，被推出來的白色聚四氟乙烯切屑；隨著摩擦的進行，白色切屑堆積得越來越多。當然，兩側也有，但少得多，而且細碎。對切屑仔細觀察可以看到，不少切屑明顯地呈刨花式的蜷曲，與機加工中刨、刮下來的切屑形式相仿，足以說明是刨、刮下來的。這次試驗，1mm厚的聚四氟乙烯，在不到半小時之內就磨損殆盡，而鑄鐵對摩面不但測不出磨損，反而因聚四氟乙烯轉移與依附而增厚了。
　　
　　由以上敘述可見，切削磨損一般發生在兩個較粗糙或有一面較粗糙的摩擦副內。堅硬的突起物刺入塑料內，通過微切削或剪切，把塑料突出部切下來當金屬突起部相當尖銳時，為切削作用，否則是剪切。塑料的抗切削磨損能力，與其極限應力s及伸長率e的乘積以及硬度H有關，其體積磨損量為：V∝ƒPL/H(se)
　　
　　式中ƒ為摩擦系數，P為作用負荷，L為滑動距離。
　　
　　當對摩面的突起物較光滑而近似于球體的局部時，在其滑動時，在完全沒有粘著作用的情況下，對聚合物只起刮削作用，在聚合物中引起的形變是相當小的，只有百分之幾的應變。在聚合物表面以下不深的部位，有最大的能量耗散過程進行，這會引起聚合物熱軟化、化學降解或其它減弱材料強度的作用，導致產生磨屑。這個過程可以用材料的疲勞來描述。這時磨屑有時是大塊的，有時則呈小片狀。含有填充物如玻璃纖維、碳纖維等的塑料，就容易因表面下的應力而造成纖維和塑料基體分離。但實際上切削與刮削是很難區別的。
　　
　　從抗切削磨損的角度來說，塑料及其對摩面的粗糙度以小為好。有的學者認為，塑料的對摩面的平均粗糙度小于1μm，就可以防止塑料由于疲勞而脫落。但兩表面過于光滑又會產生大的分子吸引，而且不利于塑料向對摩面的轉移。
　　
　　有的學者認為，對于聚合物(包括塑料)來說，切削磨損、粘著磨損與疲勞磨損三者的機理是相同的。當塑料在堅硬的對摩面上滑動時，可以想象到從初期階段就有切削磨損作用。一般認為，隨著時間的推移，粘著磨損越來越重要，最終起著支配作用。如果對摩面上的突出點在滑動期間長期保持著，那么，經相當時間的滑動后，除了粘著磨損外，可能會出現疲勞磨損，結果使得磨損總速率增加。但是，如果對摩面相當粗糙，因切削磨損及粘著磨損，使得塑料的磨損速率很大，以致聚合物表面來不及產生疲勞磨損。

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