摩擦与磨损

磨
摩 擦2
损
对磨损的研究开展较晚，20世纪50年代提出
磨 损1
粘着理论后，60年代在相继研制出各种表面分析
仪器的基础上，磨损研究才得以迅速开展。 磨损是运动副之间的摩擦而导致零件表面材料 的逐渐丧失或迁移。磨损会影响机器的效率，降 低工作的可靠性，甚至促使机器提前报废。
摩损的定义
是任一工作表面的物质,由于表面相对运 动而不断损失的现象。
摩擦的分类
摩 擦1
△按摩擦副的运动状态分类 静 摩 擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。 动 摩 擦：在相对运动进行中的摩擦。 △按摩擦副的运动形式分类 滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。 滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。 △按摩擦副所处的工况条件分类 正 常 摩 擦 ：机器设备的摩擦副在正常温度、压力、速度 等工况条件下的摩擦。 特殊工况条件下的摩擦 ：机器设备在高速、高温、低温、 真空、辐射等特殊环境条件下工作的，其摩擦磨损性能也 各具特点，将这类工况的摩擦称为特殊工况条件下的摩擦 。
世界上使用的能源大约有 1/3~1/2 消耗于摩擦。如果能够 尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，机械产 品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如 果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节 省制造零件及其所需材料的费用。
随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入 微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的 领域。
影响摩擦的因素
接点长大 摩擦副滑动时由于有切向力的作用，材料的屈服实 际是由法向载荷所造成的压应力与切向载荷所造成 的切应力合成作用的结果。当切应力逐渐增长到材 料的抗剪屈服强度时，粘着接点发生塑性流动，使 接触面积增大，接触面积的增大会导致摩擦系数的 增高。 当滚动摩擦产生的接点分离时，其方向是垂直于界 面的，因此没有接点增大现象。
磨损的分类
冲蚀磨损 流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体冲击力作 用下而在摩擦表面引起的磨损。 微动磨损 是指摩擦副在微幅运动时，由上述各磨损机理共同 形成的复合磨损。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的 相对运动。
磨损的分类
粘附磨损
腐蚀磨损
磨损的评定方式
1) 磨损量,由于磨损引起的材料损失量称为磨损量，它可通
表示。
减少摩擦与磨损的措施
• • • • 一、减少摩擦的主要措施有： 1）合理选择配对使用摩擦副的材料； 2）确定零件表面合理的粗糙度值； 3）使用润滑油和有极压作用的添加亮晶剂，在摩擦表面 生成边界膜； 4）以滚动接触代替滑动接触； 二、减少磨损的主要措施有： 1） 合理选择配对使用摩擦副的材料； 2） 确定零件表面合理的粗糙度和硬度值； 3） 使用润滑剂，实现液体润滑或混合润滑； 4） 以滚动接触代替滑动接触； 5） 通过零件表面强化、表面涂层提高其耐磨性。
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损的机理有所了解。
磨
损
零件的磨损曲线
磨损的分类
关于磨损机理与分类的见解颇不一致，大体上可概括为：
磨 损2
粘附磨损 也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用的各点 处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对运动时，材料 从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附磨损。 磨粒磨损 也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离硬颗粒或 硬的轮廓峰尖所引起的磨损。 疲劳磨损 也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在交变的摩 擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引起的磨损。 腐蚀磨损 当摩擦表面材料在环境的化学或电化学作用下引起 腐蚀，在摩擦副相对运动时所产生的磨损即为腐蚀磨损。
过测量长度、体积或质量的变化而得到，并相应称它们为线
磨损量、体积磨损量和质量磨损量。 2) 磨损率,以单位时间内单位载荷下材料的磨损量表示。 3) 耐磨性,又称耐磨耗性。指材料抵抗磨损的性能，它以规 定摩擦条件 下的磨损率或磨损度的倒数来表示，即耐磨
性=dt/dV或dL/dV。材料的耐磨损性能，用磨耗量或耐磨指数
摩擦的分类
摩 擦2
混合摩擦 ： 是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合 状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦 时要小得多。 边界摩擦和混合摩擦在工程实际中很难区分，常统称为不完全 液体摩擦。
摩
擦
摩 擦3
随着科学技术的发展，关于摩擦学的研究已逐渐深入到微 观研究领域，形成了微－纳米摩擦学理论，引发出许多新的 概念，比如提出了超润滑的概念等。从理论上讲，超润滑是 实现摩擦系数为零的摩擦状态，但在实际研究中，一般认为 摩擦系数在0.001量级（或更低）的摩擦状态即可认为属于超 润滑。关于这方面的研究也是目前微－纳米摩擦学研究的一 个重要方面，同学们应对此给予关注。
摩擦的定义
是两个相互接触的物体在外力的作用下 发生相对运动或者相对运动趋势时 ,在切相 面见间产生切向的运动阻力,这一阻力又称为 摩擦力。
摩擦的机理
“机械说” 产生摩擦的原因是表面微凸体 的相互阻碍作用；

“分子说” 产生摩擦的原因是表面材料 分子间的吸力作用；

“机械－分子说”
两种作用均有。
影响摩擦的因素
材料性能 当摩擦副是同一种金属或是非常类似的金属，或 这两种金属有可能形成固溶合金时摩擦比较严重。 材料的弹性模量越高，摩擦系数越低；材料的晶 粒越细，强度与硬度越高，抗塑性变形能量越强， 越不容易在接触点形成焊合，摩擦系数也就越低； 摩擦副表面越粗糙，则摩擦系数越高。然而，非 常光滑的表面有时摩擦系数可能更大。
表面科学与技术
摩擦与磨损
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
概述 摩擦的定义 摩擦的分类 影响摩擦的因素 磨损的定义 磨损的分类 磨损的评定方式
8.
减少摩擦与磨损的措施
概 述
摩擦学
摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑， 以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科——摩擦学 (Tribology)。
磨
磨合阶段
损
一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即：
新的零件在开始使用时一般处于这一阶段， 属于零件正常工作阶段，磨损率稳定 属于零件即将报废的阶段，磨损率急
磨损率较高。
稳定磨损阶段 且较低。 剧烈磨损阶段 剧升高。 在设计或使用机器时，应该力求缩短磨合期，延长稳 定磨损期，推迟剧烈磨损的到来。为此就必须对形成磨
摩擦的分类
△按摩擦副表面的润滑状态分类 纯 净 摩 擦：摩擦表面没有任何吸附膜或化合物存在时的摩擦。 干 摩 擦：在大气条件下，摩擦表面之间名义上没有润滑剂 存在时的摩擦。 边 界 润 滑 摩 擦：摩擦表面间有一层极薄的润滑膜存在时的 摩擦，称为边界摩擦。这层膜称为边界膜，其厚度大约为0.01 微米 或更薄。 流 体 润 滑 摩 擦：相对运动的两物体表面完全被流体隔开时 的摩擦。流体可以是液体也可以是气体。流体润滑时摩擦发 生在流体内部。 固 体 润 滑 摩 擦：相对运动的两物体表面间有固体润滑剂存在 时的摩擦。
影响摩擦的因素
摩擦大小通常用摩擦系数来表征，其值相当于摩 擦力F与法向载荷N的比值。早期人们认为摩擦系 数是一种材料常数，但后面研究发现它不是材料 的属性，而是受材料本身、接触界面、工作环境 和介质等因素பைடு நூலகம்影响，可在很大的范围内变化。 归纳起来，影响摩擦系数的因素可为两类：材料 本身因素和摩擦系统因素。
影响摩擦的因素
摩擦环境 载荷增大或滑动速度改变时，由于摩擦热会对摩擦 副产生影响，摩擦系数常会发生变化。高温下摩擦 副的摩擦学特性取决于两金属的高温强度。焊接性 以及所形成的表面膜。 表面膜对摩擦系数的影响很大。表面膜一般会起着 减轻粘着，降低摩擦系数的作用。表面膜可以是摩 擦以前材料表面的氧化膜、摩擦过程中形成的表面 反应膜或加入润滑剂形成的润滑膜。