磨损机理一学习.pptx

从微观角度解释其机理，则是高的接触应力，造成表面相互嵌入，破坏了表面膜，使纯洁金属接触部分形成了分子相互吸引的条件进行黏着，运动中再撕开，其中可能产生了一部分分子的转移。磨损的产生则是由于原子键联结并不一定都在原始微观接触处 断开，而有可能在摩擦副中较弱方的表面层附近断开，结果使材料从摩擦副一方到另一方的转移，经常形成松脱的磨屑。第1页/共14页第2页/共14页油润滑的金属表面在油膜破裂后可能发生黏着。无油表面在表面污染膜失效后金属才能直接黏着。粘着磨损使摩擦副表面的几何形状发生变化，从光学显微镜下可以看到表面擦伤、划伤、材料转移、咬死焊点和疲劳点蚀等磨损形态。黏着磨损的主要类型 按照摩擦表面损伤程度可划分为五类黏着磨损，示于下表：第3页/共14页类型损坏现象损坏原因轻微磨损剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料较轻微 粘着结合强度比摩擦副的两基本金属抗剪强度都弱 涂抹剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属浅层内，软金属涂抹在硬金属表面上 粘着结合强度大于较软金属的抗剪强度，但小于较硬金属的抗剪强度 擦伤剪切主要发生在较软金属的亚表层内有是也发生在硬金属的亚表层内;转移到硬金属上的粘着物又使软表面出现细而浅的划痕，有时硬金属表面也有划伤 粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高 划伤剪切破坏发生在摩擦服一方或双方金属较深处，表面呈现宽而深的划痕 粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高，切应力高于粘着结合强度 胶合摩擦副之间发生严重粘着而不能相对运动 粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高，而且粘着区域大，切应力低于粘着结合强度 第4页/共14页胶合是粘着磨损中最严重的形式，会造成大片金属被撕脱或表面间完全“咬死”，是齿轮、蜗杆等传动的失效形式之一。粘着磨损与其他磨损形式的很大不同在于，其他磨损形式一般都需要一些时间来扩展或达到临界破坏值，而粘着磨损则发生的非常突然；这主要发生在滑动副或滚动副之间没有润滑剂时，或期间油膜受到过大负荷或过高温度而破坏时。严重时，机械系统中运动零件的“咬死”将导致灾难性失效，如轴承抱死、剧烈磨损等。简化的粘着磨损计算公式：式中：Wv粘着磨损的体积磨损量；H摩擦副中较软一方的材料硬度；FN法向载荷；s滑动行程；K磨损系数，按不同的滑动材料组合和不同的摩擦条件试验测得。由此得到下面三条磨损定律：第5页/共14页1.材料磨损量与行程成正比；2.材料磨损量与载荷成正比；3.材料磨损量与较软材料的硬度成正比；在采用上式时应注意其使用范围：第1定律可适用于多种条件。第2定律只适用于有限的载荷范围。实验证明，当压力不超过大约HB/3（HB钢的布氏硬度）时，钢-钢摩擦副的K值接近常量，因而磨损率与载荷成正比；而超过此压力后K值急剧增大，因而磨损率也急剧增大，如 图。结论是，在超过HB/3的临界载荷时就会发生大面积的严重粘着。对于其他金属，K值开始增大时的平均压力往往低于HB/3，也获得了同样的结果。实际上，在法向载荷下，临界载荷HB/3是个别微凸体下面的塑性区开始相互作用的压力，而当压力超过HB/3时将使表面微凸体之间呈现塑性接触，因而真实接触面积不再与载荷成正比。当有切向力（摩擦力）存在时，法向压力低于HB/3也会发生这种情况。第6页/共14页因此，设计中选择许用应力必须低于材料硬度的1/3，才有可能减轻或不发生粘着磨损。第7页/共14页要减少粘着磨损和确定磨损率，试验数据或经验数据是必需的。在名义压力不超过引起磨损系数K急剧增大的临界值时，某些工作条件下的K值见下表表 某些工作条件下的磨损系数K介质摩擦条件摩擦副材料K 空 气 室温洁净表面铜对铜10-2低碳钢对低碳钢10-2不锈钢对不锈钢10-2铜对低碳钢10-3清洁表面所有的金属10-310-4润滑不良表面所有的金属10-410-5第8页/共14页润滑良好表面所有的金属10-610-7磨料磨损钢10-1黄铜10-2各种金属10-2二氧化碳载荷39.2N速度3cm/s室温黄铜表面淬火钢10-4铜表面淬火钢10-6软钢表面淬火钢10-7氦气载荷39.2N速度3cm/s室温黄铜表面淬火钢10-4铜表面淬火钢10-6软钢表面淬火钢10-6真空载荷9.8N速度1.95cm/s室温2.710-86.710-9Pa 不锈钢不锈钢洁净面10-3PbO薄膜面 10-6Sn薄膜面 10-7Au薄膜面 10-7MoS2薄膜面 10-910-10第9页/共14页第3定律也有局限性。实际上，只有摩擦副双方是由相同的、而且不含合金的金属组成时，才有可能按其硬度估计粘着磨损；如果用的是合金或不同材料的摩擦副，则硬度就不能反映它们的粘着系数、粘着磨损或粘着引起的咬死等情况。减少黏着磨损的措施有：润滑是减少黏着磨损最有效、最经济的方法；对金属表面进行化学处理（硫化、磷化、氮化）；提高表面光洁度，但特别光滑的表面，黏着磨损反而增加；控制摩擦表面的温度。磨粒磨损Abrasive wear物体表面与磨料相互摩擦引起表面材料损失的现象叫磨料磨损。它是指一个表面同它相匹配表面上的质硬物体或硬质颗粒，产生切削或刮擦作用，引起材料表面破坏，分离出磨屑或形成划伤的磨损。第10页/共14页磨粒磨损是机械磨损的一种，非常普遍，危害性很大，据统计约占磨损总数的一半。在农业机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、运输机械中的许多机械零件因工作条件恶劣，与泥砂、矿百、灰渣等直接接触，发生摩擦，产生不同形式的磨粒磨损。在开放式的机械运动中，许多零件与矿石或泥沙等直接接触，磨粒磨损就是其主要的磨损形式。实验表明，当金属材料的硬度比磨粒的硬度大30时，被磨表面的磨损量就非常小。磨粒磨损有凿削式、高应力碾碎式及低应力擦伤式等三种形式。为了对比不同材料的磨料磨损特性，规定了以下度量单位：1.磨损量:W;2.耐磨性:=1/W;第11页/共14页3.相对耐磨性:r=(试样)/(标样)磨粒磨损的机理有三种假说：（1）微切削假说，即磨粒磨损是由于磨料颗粒沿金属表面进行微量切削过程引起的;（2）疲劳破坏假说，即磨粒磨损是磨粒使金属表面层受交变应力和变形，便材料表面疲劳破坏;（3）压痕假说，对于塑性较大的材料，因磨粒在力的作用下压人材料表面而产生压痕，从表面层上挤出剥落物。下图是以微凸体（a）或是磨屑（b）为特征的磨粒磨损，通过可延展或是脆性的方式使摩擦副表面变形进而导致断裂，裂纹和磨屑的产生。第12页/共14页总之，磨粒磨损的机理是属于磨料颗粒的机械作用。它在很大程度上与磨粒的相对硬度、形状、大小、固定程度以及载荷作用下磨粒与被磨表面的力学性能有关。磨粒 的来源有外界砂尘、切屑侵入、流体带入、表面磨损产物、材料组织的表面硬点及夹杂物等。例如，在采矿、物料运输、农机或工程机械作业和原材料加工处理过程 中。若沙粒或尘粒进入零件副的滑动面或滚动面上，则同样会发生严重的磨料磨损，如开式齿轮传动等。若磨屑不能从它形成的地方被润滑油带走并过滤掉，也会导致磨料磨损。减少磨粒磨损一般从两方面采取措施，一是防止或减少磨粒进入摩擦表面间；二是增强零件的抗磨性能。第13页/共14页感谢您的观看！第14页/共14页