磨損問題

1、第5章磨損問題第1節(jié)概述在作相對運動的兩個接觸表面之間，存在摩擦和磨損。由于表面的相對運動而使物體工作表面的物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象就稱為磨損。一般來說，有摩擦就會引起磨損。如果設計的機器質(zhì)量好，在規(guī)定的使用期限內(nèi)，其正常磨損的速度是相當緩慢的，此時的磨損并不影響零件的正常工作。而非正常的磨損是不遜于的，必須設法防止。隨著機器向高速方向發(fā)展，磨損的問題就顯得更加突出，所以對磨損的研究工作已經(jīng)引起了各工業(yè)化國家的極大注意。本章將討論磨損的主要類

2、型、磨損的過程、磨損的原因及其影響因素，磨損的測量以及怎樣控制和減少有害的磨損問題。第2節(jié)磨損的終于要類型磨損的成因和表現(xiàn)形式是非常復雜的，人們可以從不同的角度對它進行分類。因此，磨損的分類方法很多。我們認為，根據(jù)磨損的破壞機理進行分類有利于對磨損現(xiàn)象的正確理解和深入地研究。1957年鮑威爾（Burwell）按照磨損機理將磨損分為四大基本類型，即（1）粘著磨損；（2）磨料磨損；（3）表面疲勞磨損；（4）腐蝕磨損。表51列出了這四種類型磨

3、損的基本概念、破壞特點和實例。除上述四種基本類型的磨損以外，還有一些次要的磨損類型，例如熱磨損和侵蝕磨損（包括固體微粒侵蝕、流體侵蝕、氣蝕侵蝕和電火花侵蝕）等，因篇幅所限，對于這些次要的磨損類型本書不予討論。表51磨損的四種基本類型類型基本概念破壞特點實例粘著磨損由于黏濁作用使材料由一表面轉(zhuǎn)移到另一表面所引起的磨損粘結(jié)點剪切破壞是發(fā)展性的，它造成兩表面凹凸不平活塞與汽缸壁的擦傷磨料磨損由硬顆?；蛴餐蛊鹨鸬牟牧掀茐模掷沓瞿バ嫉哪p磨

4、料對摩擦表面進行微觀切削，表面有犁溝或劃痕犁鏵和挖掘機鏟齒的磨損表面疲勞磨損摩擦表面材料的微觀體積受循環(huán)變應力，產(chǎn)生重復變形，導致裂紋的形成，并分離出微片或顆粒的磨損應力超過材料的疲勞極限，在一定循環(huán)次數(shù)后即出現(xiàn)疲勞破壞，表面呈麻坑狀潤滑良好的齒輪傳動和滾動軸承的點蝕腐蝕磨損以化學或電化學反應為主的磨損表面腐蝕破壞化工設備中與腐蝕介質(zhì)接觸的零部件的腐蝕一、粘著磨損粘著磨損的基本概念和破壞特點見表51，這里僅就粘著的形成級各種破壞類型加以

5、討論，由于表面上存在著粗糙度，所以表面間的接觸是不連續(xù)的，即只有少數(shù)幾個微凸體產(chǎn)生接觸。因此時的實際接觸面積很小，故在外載荷作用下，局部壓力很高，該壓力可超過材料的屈服極限，于是接觸點便產(chǎn)生了塑性變形。這時，如果沒有表面膜，或者雖有表面膜，但在切向運動時發(fā)生了破裂，那么，在常溫下也可以產(chǎn)生“冷焊”；另外，在告訴、重載和摩擦產(chǎn)生高溫的條件下，表面膜極易破裂，金屬之間便直接接觸，在接觸點局部發(fā)生圖52鋼領跑道的SEM照片（5000X）倘若生

6、產(chǎn)嚴重焊合，此時表面溫度高達700℃~1000℃，粘著區(qū)的面積相當大，致使粘結(jié)點的強度高到不能被剪斷，而使摩擦表面間的相對運動停止，則成為咬死，如軸與軸瓦產(chǎn)生的抱軸現(xiàn)象?？傊?，粘著磨損的過程時非常復雜的，較軟材料多轉(zhuǎn)移到硬的表面上，轉(zhuǎn)移的金屬呈顆粒或博片狀，經(jīng)顯微硬度等試驗表明，這些塊狀顆粒或薄片的表面有很高的硬度而且晶粒很細。另外有一部分轉(zhuǎn)移材料脫落后形成游離的磨粒，這種磨粒在摩擦副之間將引起磨料磨損。2、磨料磨損這種磨損也屬于高應力

7、磨損，如軋碎機的滾筒，球磨損的襯板與鋼球的磨損等，見圖54（c）。在軋碎式磨料磨損中，壓應力超過了磨料的壓潰強度。對于塑性金屬零件表面將產(chǎn)生塑性變形成疲勞，而對于脆性材料制造的零件可造成表面層碎裂或剝落。應當指出，以上三種磨損形式也可同時出現(xiàn)在一個零件上，但其中有一種磨損形式起著主導作用。3、表面疲勞磨損表面疲勞磨損是由于表應力效應，使摩擦表面接觸區(qū)內(nèi)材料的圍觀體積反復產(chǎn)生變形，造成積累損傷而導致疲勞裂紋的萌生和擴展，最后使表面分離出粒

8、狀或片狀磨屑，并留下痘斑狀凹坑的一種特殊的破壞形式。當摩擦副的表面粗糙度、材料和潤滑等條件都滿足要求時，疲勞裂紋通常在表面層以下某處萌生；如果上述條件不能滿足要求，則疲勞裂紋一般從表面產(chǎn)生?？傊?，疲勞裂紋嘗嘗在材料表層有缺陷的地方發(fā)生過，裂紋產(chǎn)生的確切位置受到夾雜物（如氧化物、硫化物和碳化物等）、表面缺陷（刀痕、擦傷、銹斑等）以及孔隙等因素的影響。不論在滑動摩擦、滾動兼滑動摩擦和純滾動摩擦條件下，都可以產(chǎn)生表面疲勞磨損。但是，在滾動接觸

9、摩擦中，表面疲勞磨損戰(zhàn)友更突出的地位。例如，在密封和潤滑良好的齒輪傳動、凸輪機構(gòu)和滾動軸承等零部件中，經(jīng)常發(fā)生這類磨損。表面疲勞磨損的分類方法很多。1.按照摩擦副的性質(zhì)可分為（1）滾動摩擦疲勞磨損這種情況常發(fā)生的潤滑充分、密封良好的滾動摩擦表面上，其主要表現(xiàn)為點蝕。（2）滑動摩擦疲勞磨損在兩表面滑動接觸過程中，硬微凸體使表面產(chǎn)生變形，在硬微凸體前面的材料受壓，而在其后面的材料受拉，即表面材料受變向載荷，當應力循環(huán)次數(shù)達到N=106~10