磨粒磨损概述

磨粒磨损

基本介绍

由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦

伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。其特征是在摩擦副对偶表面沿滑动方向形成划痕。

磨损分类

磨料磨损有多种分类方法，例如，以力的作用特点来分，可分为：

(1)低应力划伤式的磨料磨损，它的特点是磨料作用于零件表面的应力不超过磨料的压溃强度，材料表面被轻微划伤。生产中的犁铧，及煤矿机械中的刮板输送机溜槽磨损情况就是属于这种类型。

(2)高应力辗碎式的磨料磨损，其特点是磨料与零件表面接触处的最大压应力大于磨料的压溃强度。生产中球磨机衬板与磨球，破碎式滚筒的磨损便是属于这种类型。

(3)凿削式磨料磨损，其特点是磨料对材料表面有大的冲击力，从材料表面凿下较大颗料的磨屑，如挖掘机斗齿及颚式破碎机的齿板。也有以磨损接触物体的表面分类，分为两体磨料磨损和三体磨料磨损。两体磨损的情况是，磨料与一个零件表面接触，磨料为一物体，零件表面为另一物体，如犁铧。而三体磨损，其磨损料介于两个滑动零件表面，或者介于两个滚动物体表面，前者如活塞与汽缸间落人磨料，后者如齿轮间落人磨料。这两种分类法最常用。

试验规律

虽然零件或材料的耐磨性能不是材料的固有特性，它与许多因素有关，但是材料本身的硬度和磨粒的硬度是影响磨料磨损的两个最主要的因素，现已总结出它们的影响规律。

(1)如果材料预先已经过加工硬化，则对增加耐磨性就不再起作用。这说明磨损试验本身，已使材料表面达到了最大的加工硬化状态。

(2)材料的耐磨性显然与磨粒的硬度、几何形状、物理性能有关。

除了提高材料本身硬度可增加抗磨料磨损性能外，还可进行感应加热淬火、渗碳、氮化、表面喷镀与堆焊来提高耐磨性。

磨损机理

(1)微观切削磨损机理

(2)多次塑变导致断裂的磨损机理

(3)微观断裂磨损机理

影响磨粒磨损的因素

(1)磨料的硬度、大小及形状，磨粒的韧性、压碎强度等。

(2)外界载荷大小、滑动距离及滑动速度。

(3)材料自身的硬度及内部组织。

试验方法

磨损试验方法可分为两类：

1．实物磨损试验——即以实物零件在机器实际工作条件下进行试验，或者用实物零件在模拟机械使用条件的试验台上进行试验。

2．试样磨损试验——即将欲试材料制成规定试样，在规定的试验条件下在专门设计的试验机上进行试验。

由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。其特征是在摩擦副对偶表面沿滑动方向形成划痕。

磨粒磨损分类

磨料磨损有多种分类方法，例如，以力的作用特点来分，可分为：

(1)低应力划伤式的磨料磨损，它的特点是磨料作用于零件表面的应力不超过磨料的压溃强度，材料表面被轻微划伤。生产中的犁铧，及煤矿机械中的刮板输送机溜槽磨损情况就是属于这种类型。

(2)高应力辗碎式的磨料磨损，其特点是磨料与零件表面接触处的最大压应力大于磨料的压溃强度。生产中球磨机衬板与磨球，破碎式滚筒的磨损便是属于这种类型。

(3)凿削式磨料磨损，其特点是磨料对材料表面有大的冲击力，从材料表面凿下较大颗料的磨屑，如挖掘机斗齿及颚式破碎机的齿板。也有以磨损接触物体的表面分类，分为两体磨料磨损和三体磨料磨损。两体磨损的情况是，磨料与一个零件表面接触，磨料为一物体，零件表面为另一物体，如犁铧。而三体磨损，其磨损料介于两个滑动零件表面，或者介于两个滚动物体表面，前者如活塞与汽缸间落人磨料，后者如齿轮间落人磨料。这两种分类法最常用。

磨粒磨损的主要试验规律

虽然零件或材料的耐磨性能不是材料的固有特性，它与许多因素有关，但是材料本身的硬度和磨粒的硬度是影响磨料磨损的两个最主要的因素，现已总结出它们的影响规律。

(1)如果材料预先已经过加工硬化，则对增加耐磨性就不再起作用。这说明磨损试验本身，已使材料表面达到了最大的加工硬化状态。

(2)材料的耐磨性显然与磨粒的硬度、几何形状、物理性能有关。

除了提高材料本身硬度可增加抗磨料磨损性能外，还可进行感应加热淬火、渗碳、氮化、表面喷镀与堆焊来提高耐磨性。

磨粒磨损机理

(1)微观切削磨损机理

(2)多次塑变导致断裂的磨损机理

(3)微观断裂磨损机理

影响磨粒磨损的因素

(1)磨料的硬度、大小及形状，磨粒的韧性、压碎强度等。

(2)外界载荷大小、滑动距离及滑动速度。

(3)材料自身的硬度及内部组织。

磨粒磨损试验方法

磨损试验方法可分为两类：

1．实物磨损试验——即以实物零件在机器实际工作条件下进行试验，或者用实物零件在模拟机械使用条件的试验台上进行试验。

2．试样磨损试验——即将欲试材料制成规定试样，在规定的试验条件下在专门设计的试验机上进行试验。

概述

磨料磨损(abrasive wear)

物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物（包括硬金属）相互摩擦引起表面材料损失的现象称为磨料磨损。

磨料磨损机理是属于磨料的机械作用，这种机械作用在很大程度上与磨料的性质、形状及尺寸大小，固定的程度以及载荷作用下磨料与被磨材料表面的机械性能有关。

危害

磨料磨损是最常见的，同时也是危害最为严重的磨损形式。统计表明在各类磨损形式中，磨料磨损大约占总消耗的50%。

磨料磨损的失效机理

1.以微量切削为主的假说

该假说认为磨损是从材料表面上切下微量切屑而造成的，起根据是实验室里磨损磨料损失试验所获得的磨屑像切削加工的切屑一样，呈螺旋形、弯曲形等。

这种假说是前苏联学者赫鲁晓夫提出的。他认为当塑性材料同被固定的磨料摩擦时，在材料表面内发生两个过程：（1）塑性挤压、形成擦痕；（2）切削材料，形成磨屑。在摩擦过程中，大部分磨料在材料表面上只留下两侧突起的擦痕，小部分磨料，即棱面将切削材料，形成切屑。

2.以疲劳破坏为主的假说

该假说是以前苏联克拉盖里斯基教授为代表创立的。他认为材料同磨料摩擦时，材料的同一显微体积经多次塑性变形，使材料疲劳破坏，小颗粒从表层上脱落。但他并不排除同时存在磨料直接切下材料的过程。滚动接触疲劳破坏产生的微粒多呈球形。

3.以压痕为主的假说

对塑性较大的材料，磨料在压力作用下压入材料表面，在摩擦过程中压入的磨料犁耕材料表面，形成沟槽，使材料表面受到严重的塑性变形，压痕两侧的材料已经受到破坏，其它磨料很容易使其脱落。

4.将断裂作为主要作用的假说

该假说主要针对脆性材料，以脆性断裂为主。当磨料压入和划擦材料表面时，压痕处的材料产生变形，磨料压入深度达到临界深度时，随压力而产生的拉伸应力足以使裂纹产生。裂纹主要有两种形式，一种是垂直于表面的中间裂纹，另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。在这种压入条件下，横向裂纹相交或扩展到表面时，材料微粒便产生脱落，形成磨屑。由于裂纹能超过擦痕的边界，所以断裂引起的材料迁移率可能比塑性变形引起的材料迁移率大得多。实验证明，对于脆性材料，如果磨料棱角尖锐、尺寸大，且施加载荷高时，以断裂过程产生的磨损占主要地位，故磨损率很高。