磨损的类型磨损机理表面疲劳磨损形成及影响因素

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机械零件的磨损机理与疲劳分析

机械零件的磨损机理与疲劳分析

机械零件的磨损机理与疲劳分析引言:机械零件是构成各种机械设备的核心组成部分,其质量和可靠性直接影响着整个设备的性能和寿命。

在机械运动过程中,零件之间的接触和磨擦不可避免地会导致磨损和疲劳,从而降低机械零件的工作效率和寿命。

因此,研究机械零件的磨损机理与疲劳分析成为提高机械设备的性能和寿命的重要课题。

一、磨损机理磨损是机械零件在相对运动过程中表面材料的损失,主要包括磨粒磨损、疲劳磨损和润滑磨损等。

1. 磨粒磨损磨粒磨损是由于杂质等颗粒物进入零件表面的接触区域,与零件表面发生相对滑动而引起的既摩擦又磨损现象。

磨粒磨损会导致零件表面粗糙度增加,磨粒在摩擦接触区域形成凹槽和划痕,进一步加剧磨损。

2. 疲劳磨损疲劳磨损是由周期性应力作用引起的损伤,主要发生在机械零件承受往复或交变载荷的部位。

机械零件在往复运动过程中,由于应力的交变作用,材料表面会出现微裂纹,随着应力的不断作用,微裂纹会逐渐扩展并最终导致零件的疲劳破坏。

3. 润滑磨损润滑磨损是由于润滑油膜的破坏而引起的磨损现象。

当机械零件表面的润滑油膜无法保持稳定时,摩擦接触表面之间的直接接触会增加,摩擦热和摩擦力会增大,从而导致零件表面的磨损加剧。

二、疲劳分析疲劳分析是研究机械零件在循环加载下的疲劳性能和寿命的工程方法。

通过对零件材料的应力应变状态和疲劳强度的分析,可以判断零件在正常工况下的抗疲劳性能,并提出相应的改进措施。

1. 应力分析应力是导致机械零件疲劳破坏的主要因素。

在进行疲劳分析时,需要对零件所受的静态和动态载荷进行分析,计算出零件的应力分布情况,并结合材料的疲劳强度曲线,判断零件是否会发生疲劳破坏。

2. 循环载荷循环载荷是指在零件使用过程中的周期性变化的载荷。

循环载荷下,机械零件会发生应力集中和应力交变,进而引起疲劳裂纹和疲劳破坏。

因此,在疲劳分析中,需要对循环载荷进行精确的统计和计算,以准确评估零件在实际工作条件下的疲劳性能。

3. 疲劳强度分析疲劳强度是指材料在循环加载作用下能够承受的最大载荷水平。

摩擦、磨损简介

摩擦、磨损简介

摩擦、磨损简介磨损基本概念磨损是零部件失效的一种基本类型。

通常意义上来讲,磨损是指零部件几何尺寸(体积)变小。

零部件失去原有设计所规定的功能称为失效。

失效包括完全丧失原定功能;功能降低和有严重损伤或隐患,继续使用会失去可靠性及安全性和安全性。

1、磨损的分类:按照表面破坏机理特征,磨损可以分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等。

前三种是磨损的基本类型,后两种只在某些特定条件下才会发生。

磨料磨损: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。

粘着磨损:摩擦副相对运动时,由于固相焊合作用的结果,造成接触面金属损耗。

表面疲劳磨损:两接触表面在交变接触压应力的作用下,材料表面因疲劳而产生物质损失。

腐蚀磨损:零件表面在摩擦的过程中,表面金属与周围介质发生化学或电化学反应,因而出现的物质损失。

微动磨损:两接触表面间没有宏观相对运动,但在外界变动负荷影响下,有小振幅的相对振动(小于100μm),此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末,因此造成的磨损称为微动磨损2、表征材料磨损性能的参量为了反映零件的磨损,常常需要用一些参量来表征材料的磨损性能。

常用的参量有以下几种:(1)磨损量由于磨损引起的材料损失量称为磨损量,它可通过测量长度、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材料的磨损量表示,即磨损率I=dV /dt (V为磨损量,t为时间)。

(3)磨损度以单位滑移距离内材料的磨损量来表示,即磨损度E=dV/dL (L为滑移距离)。

(4)耐磨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。

(5)相对耐磨性指在同样条件下,两种材料(通常其中一种是Pb-Sn合金标准试样)的耐磨性之比值,即相对耐磨性εw=ε试样/ε标样。

摩擦基本概念当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的摩擦趋势时,在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力,这种力叫摩擦力。

常见的磨损分类、定义以及它们发生的条件

常见的磨损分类、定义以及它们发生的条件

磨损是指材料表面因摩擦、碰撞、剧烈运动等作用而逐渐失去其原有形状和尺寸的过程。

磨损现象是许多工程和生产活动中普遍存在的问题,了解常见的磨损分类、定义以及它们发生的条件,可以帮助我们更好地预防和解决磨损问题。

一、磨损的分类1. 表面磨损:表面磨损是指物体表面由于与外界环境或其他物体的作用而逐渐失去其原有形状和尺寸的现象。

表面磨损通常包括磨粒磨损、疲劳磨损、附着磨损等类型。

2. 体积磨损:体积磨损是指材料在受力作用下,局部或整体地磨损。

体积磨损主要包括磴岩磨损、疲劳磨损等类型。

二、磨损的定义磨损是指材料表面或体积由于摩擦引起的粒子脱落、塑性流动、位错聚集和断裂现象而逐渐失去其原有形状和尺寸的过程。

三、磨损的条件在工程和生产实践中,磨损的发生通常受到以下一些条件的影响:1. 材料硬度:硬度较低的材料容易受到表面磨损的影响,而硬度较高的材料更容易发生体积磨损。

2. 材料强度:材料的强度越低,越容易受到磨损的影响。

3. 环境条件:如温度、湿度、氧化性等环境条件对磨损的影响。

4. 润滑条件:润滑油的性质和润滑膜的形成对磨损有着重要的影响。

5. 负载条件:负载大小和方向对磨损的发生和发展有着重要影响。

6. 表面粗糙度:表面粗糙度的大小和形状对磨损的发生和发展也有着重要的影响。

通过对常见的磨损分类、定义以及它们发生的条件的了解,我们可以更好地预防和解决磨损问题,提高材料的使用寿命和性能。

磨损是材料表面或体积由于摩擦引起的粒子脱落、塑性流动、位错聚集和断裂现象而逐渐失去原有形状和尺寸的过程。

磨损的发生对工程和生产活动而言是不可避免的,但我们可以通过控制磨损的条件和采取相应的预防措施来减少磨损带来的损失。

一、磨损的分类1. 表面磨损表面磨损是指物体表面由于与外界环境或其他物体的作用而逐渐失去其原有形状和尺寸的现象。

表面磨损主要包括以下几种类型:- 磨粒磨损:在材料表面受到磨料颗粒的作用下,材料表面的微观形貌逐渐改变,最终形成磨损痕迹。

机械零部件的磨损与损伤评估

机械零部件的磨损与损伤评估

机械零部件的磨损与损伤评估1. 引言机械设备在运行过程中,由于摩擦、冲击、磨损等作用,零部件会逐渐产生磨损和损伤。

对于机械性能和运行安全性的评估,磨损与损伤评估起着重要的作用。

本文将从机械零部件的磨损机理入手,介绍磨损和损伤的分类和评估方法。

2. 磨损机理磨损是机械零部件长期运行后所产生的表面质量减小的现象。

根据磨损机理的不同,磨损可以分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。

2.1. 磨粒磨损磨粒磨损是由于机械零部件表面与硬度较高的杂质或颗粒物发生摩擦和磨擦而引起的损伤。

这种磨损一般发生在机械零部件表面,并且会导致表面粗糙度增加,减小机械零部件的精度和寿命。

2.2. 疲劳磨损疲劳磨损是由于机械零部件在长期变动载荷下产生的疲劳断裂现象引起的磨损。

这种磨损一般发生在受到反复载荷的零部件上,例如轴承、齿轮等。

疲劳磨损会导致零部件的断裂和寿命减小。

2.3. 腐蚀磨损腐蚀磨损是由于机械零部件表面与环境中的腐蚀性介质发生反应产生的腐蚀磨粒而引起的损伤。

腐蚀磨损一般发生在机械零部件受到潮湿或腐蚀性气体等环境影响的部位,例如金属表面和焊缝等。

3. 损伤分类机械零部件的损伤可以根据形状、大小、位置等特征进行分类。

常见的损伤类型有划伤、疲劳裂纹、开裂、脆性断裂等。

3.1. 划伤划伤是机械零部件表面产生的细小划痕。

划伤一般是由于杂质粒子或硬颗粒物在表面摩擦时引起的,划伤的形状和深度取决于摩擦力和杂质粒子的硬度。

3.2. 疲劳裂纹疲劳裂纹是由于机械零部件在变动载荷下发生的多次循环应力引起的。

疲劳裂纹的形状和扩展速度取决于应力水平、材料性质和载荷次数等因素。

3.3. 开裂开裂是机械零部件在受到较大外力或应力作用下发生的断裂现象。

开裂可以分为纵向裂纹和横向裂纹等不同类型,根据裂纹的性质和位置决定其对零部件的影响。

3.4. 脆性断裂脆性断裂是机械零部件在受到高应力作用下突然断裂的现象。

脆性断裂的特点是裂纹传播速度快,通常没有明显的塑性变形现象。

简述表面疲劳磨损发生机理

简述表面疲劳磨损发生机理

简述表面疲劳磨损发生机理表面疲劳磨损(surfacefatiguewear)是指在高应力、高频率下,材料表面发生的一种疲劳磨损现象。

表面疲劳磨损不仅会影响材料的表面质量和外观,还会导致材料的疲劳寿命和耐久性下降,甚至引起材料的失效。

因此,研究表面疲劳磨损的发生机理对于提高材料的疲劳寿命和耐久性具有重要作用。

表面疲劳磨损的发生机理主要包括以下几个方面:1. 微裂纹的产生和扩展当材料受到高应力作用时,表面会产生微小的裂纹。

这些微小的裂纹可能是由于材料的内部缺陷、表面缺陷或者外部应力引起的。

随着应力的不断作用,这些微小的裂纹会逐渐扩展,最终导致材料的疲劳破坏。

2. 表面硬度的变化表面疲劳磨损会导致材料表面硬度的变化。

当材料表面受到高应力作用时,由于表面的变形和位错的移动,会使表面的硬度发生变化。

表面硬度的变化会影响材料的耐磨性和疲劳寿命。

3. 表面层的组织和结构变化表面疲劳磨损还会导致材料表面层的组织和结构发生变化。

当材料表面受到高应力作用时,表面的晶粒会发生变形和重组,从而导致表面层的组织和结构发生变化。

这些变化会影响材料的力学性能和耐久性。

4. 表面的摩擦和热量表面疲劳磨损还会导致表面的摩擦和热量的增加。

当材料表面受到高应力作用时,材料表面会发生摩擦,从而产生热量。

这些热量会导致材料表面温度的升高,从而影响材料的力学性能和耐久性。

综上所述,表面疲劳磨损的发生机理是一个复杂的过程,涉及到材料的内部结构、表面形貌、应力状态以及环境等多个因素的综合作用。

在实际应用中,我们需要通过对材料的疲劳试验和表面形貌分析等手段来深入理解表面疲劳磨损的发生机理,从而为提高材料的疲劳寿命和耐久性提供科学依据。

磨损失效的主要类型、显微机制、影响因素、注意问题等

磨损失效的主要类型、显微机制、影响因素、注意问题等

磨损失效是机械设备和零部件的三种主要失效形式———断裂、腐蚀和磨损失效形式之一。

通常磨损过程是一个渐进的过程,正常情况下磨损直接的结果也并非灾难性的,因此,人们容易忽视对磨损失效重要性的认识。

实际上,机械设备的磨损失效造成的经济损失是巨大的[1~10,15]。

美国曾有统计,每年因磨损造成的经济损失占其国民生产总值的4%。

2004年底由中国工程院和国家自然科学基金委共同组织的北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示,磨损损失了世界一次能源的三分之一,机电设备的70%损坏是由于各种形式的磨损而引起的;我国的GDP只占世界的4%,却消耗了世界的30%以上的钢材;我国每年因摩擦磨损造成的经济损失在1000亿人民币以上,仅磨料磨损每年就要消耗300多万吨金属耐磨材料。

可见减摩、抗磨工作具有节能节材、资源充分利用和保障安全的重要作用,越来越受到国内外的重视。

因此,研究磨损失效的原因,制定抗磨对策、减少磨损耗材、提高机械设备和零件的安全寿命有很大的社会和经济效益。

1 磨损和磨损失效的主要类型磨损———由于机械作用造成物体表面材料逐渐损耗。

磨损失效———由于材料磨损引起的机械产品丧失应有的功能。

通常,按照磨损机理和磨损系统中材料与磨料、材料与材料之间的作用方式划分,磨损的主要类型可分为磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等类型。

1.1 磨料磨损由外部进入摩擦面间的硬颗粒或突出物在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹,产生材料的迁移而造成的一种磨损现象称为磨料磨损。

影响这种磨损的主要因素:在多数情况下,材料的硬度越高,耐磨性越好;磨损量随磨损磨粒平均尺寸的增加而增大;磨损量随着磨粒硬度的增大而加大等。

1.2 粘着磨损在两摩擦表面相对滑动时,材料发生"冷焊"后便从一个表面转移到另一个表面,成为表面凸起物,促使摩擦表面进一步磨损的现象称为粘着磨损。

影响粘着磨损的主要因素:同类的摩擦副材料比异类材料容易粘着,采用表面处理(如热处理、喷镀、化学处理等)可以减少粘着磨损;脆性材料比塑性材料抗粘着能力高;材料表面粗糙度值越小,抗粘着能力也越强;控制摩擦表面的温度,采用的润滑剂等可减轻粘着磨损等。

机械系统中的摩擦与磨损机理分析

机械系统中的摩擦与磨损机理分析

机械系统中的摩擦与磨损机理分析摩擦和磨损是机械系统运行中的普遍现象,对于机械设备的性能和寿命都有着重要的影响。

理解摩擦和磨损机理,对于改善机械系统的运行效率和延长设备寿命具有重要意义。

本文将从摩擦的基本概念开始,深入分析摩擦与磨损的机理。

一、摩擦的基本概念摩擦是指处于接触状态的两个物体因相对运动而引起的阻碍运动的力。

在机械系统中,摩擦不可避免地产生,并且会引起能量损失和表面磨损。

摩擦力的大小与材料的性质、表面形态和润滑条件等因素密切相关。

摩擦力的大小可以用摩擦系数来表示,摩擦系数的大小取决于物体之间的接触情况和材料的特性。

例如,金属材料之间的摩擦系数通常较小,而金属与非金属材料之间的摩擦系数较大。

此外,物体表面的粗糙度也会影响摩擦系数的大小,表面越光滑,摩擦系数越小。

二、摩擦的机理与分类摩擦的机理与接触状态和表面形态有关。

一般来说,摩擦可以分为干摩擦和润滑摩擦两种类型。

干摩擦是指在无润滑介质作用下的摩擦。

在干摩擦条件下,物体表面粗糙度和形态决定了摩擦的特性。

当两个物体粗糙度相似且表面之间存在较大的接触面积时,摩擦力较大。

而当物体表面光滑度较高或表面接触区域较小时,摩擦力较小。

此外,在干摩擦条件下,还存在着“附着摩擦”和“切削摩擦”的区别。

附着摩擦是指物体表面粗糙度发生变形接触,产生短时间的摩擦力。

而切削摩擦是指物体表面粗糙度间的相互剪切产生的摩擦力,主要由于表面形态的不同而导致。

润滑摩擦是指在有润滑介质作用下的摩擦。

润滑介质可以减小物体表面间的接触,并降低摩擦力。

常见的润滑介质有液体和固体两种形式。

在液体润滑条件下,摩擦系数较小,润滑膜的形成对减小摩擦力有重要作用。

而在固体润滑条件下,固体润滑剂填充物体表面间的空隙,减小物体之间的直接接触,从而减小摩擦力。

三、磨损的机理与分类磨损是指机械设备在长期运行过程中,表面材料的逐渐损失。

磨损的机理与摩擦密切相关。

常见的磨损形式有磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。

金属材料表面摩擦磨损机理研究

金属材料表面摩擦磨损机理研究

金属材料表面摩擦磨损机理研究一、引言金属材料是工业生产中使用广泛的材料之一,其表面的摩擦磨损问题影响着机械设备的性能和寿命。

因此,研究金属材料表面的摩擦磨损机理对于提高机械设备的可靠性有着重要意义。

本文将对金属材料表面摩擦磨损的机理研究进行梳理和总结。

二、金属材料表面摩擦磨损机理的分类1. 粘着磨损物体在摩擦过程中,由于接触表面产生的表面张力,导致物体表面产生差异形变, 造成损伤。

这种损伤形式我们称之为粘着(nowear)损伤.这种损伤是粒级以上(即微观尺度)表征摩擦过程的典型特征。

而微观尺度的磨损和水平方向的相互剪切是密切相关的。

当物体表面的粘着力越大,磨损越严重。

而硬度低, 表面粗糙度高的材料, 粘着损伤容易形成。

2. 疲劳磨损在应力循环的情况下,可能发生一系列的表面裂纹或者成为裂缝。

如果在这些裂纹处引入外力,就会使这些裂隙扩大甚至破裂,这种磨损形式我们称之为疲劳损伤。

疲劳磨损主要发生在金属材料经过重复循环或长时间的运动过程中,当材料表面应变过大或存在应力集中时,疲劳磨损很容易发生。

3. 磨粒磨损这种磨损模式的主要特征是物体表面明显存在磨损痕迹。

在物体表面经过长时间的运动过程中,很容易被杂质、粉尘、磨料等物质颗粒悬浮在介质中。

物质颗粒在物体表面上运动时,会产生表面切削,从而造成磨损。

磨粒磨损是金属材料摩擦磨损中最常见、最为普遍的一种机理。

三、金属材料表面摩擦磨损机理的原理1. 粘着磨损在两个金属物体的接触面上,会产生吸引力或剪切力,而这种力的大小与表面间的接触面积直接相关。

所以,当表面间的接触面积越大,粘着力越大,金属材料的表面粘着磨损越明显。

损伤的形式是由于表面接触部位接受高压力而形成的, 如盘状疲劳菲林(Fatigue Spalling)及磨耗铁锈(wear oxidation)等。

2. 疲劳磨损疲劳磨损的原理是由于物体表面裂纹处的应力集中效应,容易导致表面裂纹的形成和扩展。

在材料的裂纹阈值以下,材料表面裂纹会逐渐扩大和疲劳断裂,进而导致疲劳磨损。

磨损分类

磨损分类

粘着磨损当摩擦副两对偶表面作相对滑动时,由于粘着致使材料从一个表面转移到另一表面或材料从表面脱落而引起的磨损现象,统称粘着磨损。

1.磨损机理由于摩擦副两对偶表面间实际接触面积很小,接触点应力很高,接触点温度有时高达1000℃,甚至更高,而基体温度一般较低,因此一旦脱离接触,其接触点温度便迅速下降(一般情况下接触点高温持续时间只有几ms)。

摩擦副对偶表面处于这种高温和高应力状态下,润滑油膜、吸附膜或其它表面膜则发生破裂,使接触微峰产生粘着,随后在滑动中粘着点被剪断。

由于相对运动使表面膜破坏更严重、更易粘着。

这种粘着、剪断、再粘着的交替过程就构成了粘着磨损。

粘着点的剪断位置决定粘着磨损的严重程度,按粘着磨损的严重程度,可将粘着磨损分为以下几类(设摩擦副的两个基体A与B以及粘着点AB的抗剪强度依次为τA、τB、τAB,其中τA<τB。

(1)轻微磨损若τAB<τA<τB,则剪切发生在粘着.界面,材料转移极微,磨损很轻。

通常在金属表面具有氧化膜、硫化膜以及其它表面膜时,发生此种粘着磨损,如缸套一活塞环副的正常磨损。

(2)徐抹若τA<τAB<τB ,则剪切发生在A的表面浅层内,被剪切下的材料涂抹在B的表面上,并形成很薄的涂层,随后变为A材料之间的摩擦。

由于表层的冷作硬化,剪切仍发生在A的浅表层,其磨损程度比轻微磨损略大,摩擦因数与轻微磨损相当,如重载蜗杆一蜗轮副的磨损常为此种情况(蜗轮表面的铜涂抹在蜗杆表面上)。

(3)擦伤若τA<τB<τAB,则剪切发生在A的亚表层内(有时也发生在B的亚表层内),被剪切下的材料转移到B 表面上而形成粘着物,这些粘着物又擦伤A表面,如内燃机中铝活塞一缸套副常发生这种粘着磨损。

(4)胶合若τA<τB<τAB,且接触点局部温度较高和接触应力很大,则剪切发生在一方或双方基体较深层处,这时表面将沿着滑动方向呈现明显的撕脱。

这是一种危害性极大的磨损(容易发展变为咬死),有时会突然发生,所以一定要预防。

磨损的危害

磨损的危害

1、磨损的分类:按照表面破坏机理特征,磨损可以分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等。

前三种是磨损的基本类型,后两种只在某些特定条件下才会发生。

磨料磨损: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。

粘着磨损:摩擦副相对运动时,由于固相焊合作用的结果,造成接触面金属损耗。

表面疲劳磨损:两接触表面在交变接触压应力的作用下,材料表面因疲劳而产生物质损失。

腐蚀磨损:零件表面在摩擦的过程中,表面金属与周围介质发生化学或电化学反应,因而出现的物质损失。

微动磨损:两接触表面间没有宏观相对运动,但在外界变动负荷影响下,有小振幅的相对振动(小于100μm),此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末,因此造成的磨损称为微动磨损轴套轴颈轴头磨损容易造成设备带伤运行,造成生产效率低、加速设备老化、影响产品质量等一系列危害,严重时会造成设备被迫停机或者整条生产线的停机,造成生产时间的损耗,延误交货日期,甚至造成严重的安全生产事故,个别行业的设备因轴套磨损,生产被迫停机检修甚至出现过整条生产线全部报废的事故,造成企业一夜之间被迫破产。

磨损是零部件失效的一种基本类型。

通常意义上来讲,磨损是指零部件几何尺寸(体积)变小。

零部件失去原有设计所规定的功能称为失效。

失效包括完全丧失原定功能;功能降低和有严重损伤或隐患,继续使用会失去可靠性及安全性和安全性。

(1)跑合磨损阶段(图中0a段)新的摩擦副在运行初期,由于对偶表面的表面粗糙度值较大,实际接触面积较小,接触点数少而多数接触点的面积又较大,接触点粘着严重,因此磨损率较大。

但随着跑合的进行,表面微峰峰顶逐渐磨去,表面粗糙度值降低,实际接触面积增大,接触点数增多,磨损率降低,为稳定磨损阶段创造了条件。

为了避免跑合磨损阶段损坏摩擦副,因此跑合磨损阶段多采取在空车或低负荷下进行;为了缩短跑合时间,也可采用含添加剂和固体润滑剂的润滑材料,在一定负荷和较高速度下进行跑合。

摩擦学第五章磨损ppt课件

摩擦学第五章磨损ppt课件
5、其他。包括侵蚀磨损或冲蚀磨损 (Erosive wear) 和微动磨损 (Fretting wear)等。
实际的磨损现象大都是多种类型磨损同时存在;或磨损状态随工 况条件的变化而转化。
摩擦学第五章磨损
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第二节 粘着磨损
一、定义及其过程
1、定义:
(1) 在摩擦副中,相对运动的摩擦表面之间,由于粘着现象产生材料转移
此外,磨损率与滑动速度无关。
摩擦学第五章磨损
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金属的粘着磨损的磨损系数
润滑状况 相同 无润滑 15X10-4
金属/金属
相容
部分相容和 部分不相容
不相容
金属/ 非金属
5X10-4
1X10-4 0.15X10-4 1.7X10-6
润滑不良 30X10-5 10X10-5
润滑良好 润滑极好
30X10-6 10X10-7
假定磨屑半径 ,产生磨屑的概率 ,则滑动 距离磨损体积:
摩擦学第五章磨损
21
分析
粘着磨损的体积磨损率与法向载荷N (或正压力p)成正比,而与软金属材 料的屈服强度(或布氏硬度HB值)成反比。
当正压力
时,会使磨损加剧,产生胶合或咬死。
因此,在设计时应保证正压力不超过材料的布氏硬度的三分之一。
体积磨损率随着粘着磨损的磨损系数的增大而增大,而后者主要取决于摩 擦表面的润滑状况和两滑动金属相互牢固地粘着的趋向。
相溶性好的材料 材料塑性越高,粘着磨损越严重
脆性材料的抗粘着能力比塑性材料高 脆性材料:正应力引起,最大正应力在表面,损伤浅, 磨屑也易脱落,不堆积在表面。 塑性材料:剪应力引起,最大剪应力离表面某一深度, 损伤深。
摩擦学第五章磨损
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三、防止和减轻粘着磨损的措施

磨损的类型磨损机理表面疲劳磨损形成及影响因素

磨损的类型磨损机理表面疲劳磨损形成及影响因素

磨损的类型磨损机理表面疲劳磨损形成及影响因素磨损实际是接触表面随着时间增加和载荷作用损伤的累积过程。

自然界中不论机械零件,还是人造关节都存在着磨损。

可以说,磨损无处不在。

它直接影响着机器的运转精度和寿命。

据统计,每年全世界生产总值的近五分之二被摩擦磨损消耗掉了。

因此,开展系统的摩擦学设计,尽量减少或消除磨损,对人类具有重大意义。

前苏联学者进一步较全面地提出了区分磨损类别的方法。

他将磨损分为三个过程,依次为表面的相互作用两体摩擦表面的相互作用可以是机械的或分子的。

机械作用包括弹性变形、塑性变形和犁沟效应,可以是两体表面的粗糙峰直接啮合引起的,也可以是夹在中间的外界磨粒造成的。

表面分子的作用包括相互吸引和粘着,前者作用力小于后者。

表面层的变化在表面摩擦的作用下,表面层将发生机械的,组织结构的及物理的和化学的变化,这是由于表面变形、摩擦温度和环境介质等因素的影响造成的。

表面层的塑性变形会使金属冷作硬化而变脆,反复的弹性变形会使金属出现疲劳破坏。

摩擦热引起的表面接触高温可以使表层金属退火软化,而接触后急剧冷却将导致再结晶或固溶体分解。

外界环境的影响主要表现为介质在表层的扩散,包括氧化和其他化学腐蚀作用,因而会改变金属表面层的组织结构。

表面层的破坏形式有擦伤、点蚀、剥落、胶合、微观磨损。

近年来的研究普遍认为, 按照不同的机理对磨损来进行分类是比较恰当的。

通常可将磨损划分为个基本类型粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损。

虽然这种分类还不十分完善, 但概括了各种常见的磨损形式。

磨损机理通常从机理上可以把磨损分为粘着磨损,磨粒磨损,表面疲劳磨损,侵蚀磨损,腐蚀磨损和热磨损等。

粘着磨损相对运动的表面因存在分子间的吸引而在表面的微观接触处产生粘着作用,当粘着作用的强度大于材料内部的联接强度时,经过一定周期的接触就会产生磨损。

粘着磨损的磨损度常常是压力的函数,低压软表面或高压下都会产生严重的粘着磨损。

对于可以认为是同类材料的摩擦副表面,磨损常数趋于较大值,因为粘着作用的实质是原子或分子间产生了融合。

摩擦副表面损伤的磨损机理分析与优化设计

摩擦副表面损伤的磨损机理分析与优化设计

摩擦副表面损伤的磨损机理分析与优化设计引言摩擦副表面损伤是机械设备长期使用后常见的问题,会使机械设备的性能下降、寿命缩短,甚至导致机械故障发生。

因此,分析摩擦副表面损伤的磨损机理,提出优化设计方案,具有重要的理论和实践意义。

本文将从摩擦副表面损伤的机理入手,探讨优化设计的方法。

第一章摩擦副表面损伤的机理1.1 磨损的种类磨损主要包括三种类型:磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。

1.2 磨损的机理摩擦副表面损伤的主要原因是磨损。

当两个表面相互摩擦时,就会产生磨损。

当摩擦面两端的应力超过材料的强度时,就会发生裂纹、疲劳、塑性变形等损伤。

另外,环境因素也会影响磨损,例如腐蚀、高温等。

第二章优化设计的方法2.1 材料选择为避免摩擦副表面损伤,首先需要选择合适的材料。

摩擦副表面材料需要具有良好的摩擦性能,强度和硬度等性质,以抵抗磨损的发生。

常见的材料选择包括化学合成材料、金属材料等。

2.2 配合设计在进行配合设计时需要注意两个方面:一是合理的配合间隙;二是表面形状的改善。

合理的配合间隙能够使摩擦副之间产生必要的压力,表面形状的改善(如抛光)可以减少表面粗糙度,从而降低磨损。

2.3 润滑设计采用润滑设计能够在一定程度上降低摩擦副表面损伤的磨损。

润滑能够减少表面之间的接触,从而减少磨损,同时润滑还有散热的作用。

有利于摩擦面温度的降低,从而减少磨损。

2.4 表面处理有些表面处理方法能够提高摩擦副表面的耐磨性。

如化学镀铬,即在零件表面镀覆一层铬层;电化学镀铬,在零件表面电镀一层铬层;化学氮化,即在零件表面氮化形成一层三氮化铁层等等。

结论本文从摩擦副表面损伤的机理入手,探讨了优化设计的方法,包括材料选择、配合设计、润滑设计和表面处理等方面。

优化设计能够有效地减少摩擦副表面的磨损,提高机械设备的性能和寿命,具有极高的实际应用价值。

磨损机理

磨损机理

磨损与形貌测量一)磨损机理根据近年来的研究,人们普遍认为按照不同的磨损机理来分类是比较恰当的,通常将磨损划分为四个基本类型:粘着磨损;磨粒磨损;表面疲劳磨损;腐蚀磨损;微动磨损。

虽然这种分类还不十分完善,但它概括了各种常见的磨损形式。

例如:腐蚀磨损是表面和含有固体颗粒的液体相摩擦而形成的磨损,它可以归入磨粒磨损。

微动磨损的主要原因是接触表面的氧化作用,可以将它归纳在腐蚀磨损之内。

还应当指出:在实际的磨损现象中,通常是几种形式的磨损同时存在,而且一种磨损发生后住住诱发其它形式的磨损。

例如疲劳磨损的磨屑会导致磨粒磨损,而磨粒磨损所形成的新净表面又将引起腐蚀或粘着磨损微动磨损就是一种典型的复合磨损。

在微动磨损过程中,可能出现粘着磨损、氧化磨损、磨粒磨损和疲劳磨损等多种磨损形式。

随着工况条件的变化,不同形式磨损的主次不同。

二)典型的磨损过程(三阶段)1、磨合磨损过程在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度,且在以后过程中,此粗糙度不会继续改变,所占时间比率较小。

2、稳定磨损阶段经磨合的摩擦表面加工硬化,形成了稳定的表面粗糙度,摩擦条件保持相对稳定,磨损较缓,该段时间长短反映零件的寿命。

3、剧烈磨损阶段经稳定磨损后,零件表面破坏,运动副间隙增大→动载、振动→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效。

三)摩擦表面的形态分析由于摩擦现象发生在表面层,表层组织结构的变化是研究摩擦磨损规律和机理的关键,现代表面测试技术已先后用来研究摩擦表面的各种现象。

1、摩擦磨损表面形貌的分析摩擦过程中表面形貌的变化可以采用表面轮廓仪和电子显微镜来进行分析。

表面轮廓仪是通过测量触针在表面上匀速移动,将触针随表面轮廓的垂直运动检测、放大,并且描绘出表面的轮廓曲线。

再经过微处理机的运算还可以直接测出表面形貌参数的变化。

目前常用的表面微观形貌分析设备为扫描电子显微镜。

电子扫描的图像清晰度好,并有立体感,放大倍数变化范围宽(20-20000倍),检测范围亦较大。

摩擦学原理第章磨损理论

摩擦学原理第章磨损理论

摩擦学原理第章磨损理论本文将讨论摩擦学原理中的磨损理论。

磨损是指两个物体表面接触,因相对运动或静止而引起的表面质量减少或形状变化。

因此,磨损是一种不可避免的表面现象。

在制造过程中对磨损进行研究是极其重要的,因为磨损会导致成本增加,使得设备和部件的寿命减少。

因此,磨损理论对于工程师来说是非常重要的。

磨损机理磨损的机理可以分为三种类型:粘着磨损粘着磨损是指表面接触时,两个物体的接触点出现局部的塑性形变,导致两个物体表面产生能够在断裂时撕裂的结合力。

这种磨损主要出现在金属材料中。

它的形成是由于两个表面间的粘着摩擦力超过了物体表面的材料强度而引起的。

磨粒磨损磨粒磨损是指在表面接触过程中,其中一个物体表面的硬颗粒形成的极高应力,在另一物体表面的损耗机制下形成切削或剥落的表面损伤。

这种磨损主要出现在有磨料的环境中。

疲劳磨损疲劳磨损是指在表面接触中受到重复载荷作用的物体表面,由于载荷的作用,表面形成微小的裂纹,这些裂纹随着时间的推移逐渐扩大,最终导致断裂。

这种磨损主要出现在金属材料中。

磨损测试了解磨损机理对于测试磨损有很大的帮助。

使用标准试验程序,可以评估不同材料之间的磨损率和耐磨性能。

在磨损测试过程中,机器将不同材料的样本表面接触,并测量它们之间的摩擦力和磨损量。

这些测试可以通过摩擦器、磨损测试机等设备来完成。

磨损控制由于磨损对机械设备和部件的寿命和成本都有很大的影响,控制磨损已成为一个非常重要的问题。

磨损控制采取各种方法,包括材料的使用、表面涂层、润滑剂、设计和运行条件的优化等。

下面我们将简单介绍这些方法的一些方面。

材料的选择材料的选择对于磨损控制至关重要。

选择适合特定应用的材料,可以延长生命周期,增加效率,降低维护成本。

通常使用高硬度、高耐磨损的金属、陶瓷和聚合物等材料来提高材料的耐磨性能。

表面涂层涂层是一种能够提高材料表面耐磨性能和摩擦系数的方法。

涂层可以使材料表面粗糙度减小,并降低摩擦力。

常用的涂层材料有核化镀层、磷化处理和高分子膜等。

磨损机理总结

磨损机理总结

磨损机理总结引言磨损是指物体表面因与外界物体接触而受到破坏和破碎的现象。

磨损问题不仅仅存在于机械领域,也涉及到许多其他领域,因此研究磨损机理对于改善材料性能和延长设备寿命具有重要意义。

本文将总结几种常见的磨损机理,并对其进行分析和解释。

粘着磨损粘着磨损是指当两个物体表面接触时,由于表面粗糙度和局部挤压等原因,两个物体表面之间发生微小的粘接现象,随着相对运动不断增大,粘接点断裂从而引起磨损。

这种磨损机理常见于金属材料之间的摩擦,会导致表面的金属片层剥离和磨粒的形成。

疲劳磨损疲劳磨损是指当物体表面受到重复的应力加载时,随着应力周期的增加,表面裂纹逐渐扩展,最终导致磨损失效。

这种磨损机理常见于高速旋转部件、机械传动装置等高应力加载的工作条件下。

磨粒磨损磨粒磨损是指当硬颗粒或磨料与物体表面接触时,在一定载荷和相对运动条件下,磨粒将物体表面的材料切削或破碎,从而引起磨损。

这种磨损机理常见于磨削、研磨等加工过程中,也是磨损试验中常用的磨损机理。

腐蚀磨损腐蚀磨损是指物体表面在介质的作用下,受到化学腐蚀和机械磨损的联合作用而发生破损。

腐蚀磨损机理常见于金属材料在潮湿环境中的工作条件下,例如海洋设备、管道等。

磨粒颗粒磨损磨粒颗粒磨损是指当颗粒状物质(如尘埃、颗粒污染等)在物体表面与相对运动时,由于颗粒的硬度和尺寸等因素的影响,会导致表面的划擦和磨损。

这种磨损机理常见于粉尘污染环境下的设备和机械部件。

润滑磨损润滑磨损是指在润滑介质的存在下,由于润滑膜的破裂和损坏,导致物体表面之间发生直接接触而引起的磨损。

这种磨损机理常见于摩擦副的润滑失效和润滑剂质量降低等情况下。

结论磨损机理的研究对于改善材料性能和延长设备寿命具有重要意义。

理解不同磨损机理的发生原因和特点,有助于我们制定合理的磨损预防措施和维护策略。

同时,磨损机理的研究对于开发新型材料、润滑剂和磨损耐磨涂层等方面也具有重要的指导作用。

因此,磨损机理的深入研究对于推动科技进步和工业发展具有重要意义。

疲劳磨损

疲劳磨损

械性能,因而加速
表面的疲劳磨损。
疲劳磨损 杜永平
2. 材料性能的影响 钢材中的非金属夹杂物破坏了基体的连续性,
在循环应力作用下与基体材料脱离形成空穴,构
成应力集中源,从而导致疲劳裂纹的早期出现。
通常增加材料硬度可
以提高抗疲劳磨损能力,
但硬度过高,材料脆性
增加,反而会降低接触
疲劳寿命。
疲劳磨损 杜永平
疲劳磨损 杜永平
2. 疲劳磨损与整体疲劳之间的区别
(1)裂纹源和裂纹扩展途径不同 裂纹类型 整体疲劳 裂纹源 表面 表面 或 亚表层
疲劳磨损
裂纹的扩展 与外加应力成45º 角,超 过两三个晶粒后,转向与 应力垂直 与表面成10º ~30º 角 或 平行于表面
杜永平
疲劳磨损
疲劳磨损
杜永平
(2)疲劳极限的差别
疲劳磨损也称为接触疲劳,他经历裂纹的萌
生、扩展、断裂三个过程,可以说是材料疲劳
断裂的一种特殊形式。
早期的磨损分类,没有把这种接触疲劳划入
磨损的范畴。后来的研究发现,不仅在滚动接
触,而且在滑动接触及其它磨损形式中,也都 发现了表面接触疲劳过程,因此,接触疲劳完 全可以被认为是一种独立的,而且是相当普遍 的磨损形式。
面粗糙度、表面完整性,以及润滑状态与润滑剂
等一系列因素有密切关系。
疲劳磨损 杜永平
二、疲劳磨损的机理
1. 疲劳裂纹诱发点蚀理论 由S· Way于1935年提出:
发生点蚀的必要条件是摩擦副之间有油润滑;
润滑油粘度高于某一定值,点蚀将不会发生;
光滑的接触表面不易发生点蚀;
热处理条件对于点蚀有显著的影响。
疲劳磨损 杜永平
—临界剪应力

第7章疲劳磨损

第7章疲劳磨损
第七章 疲劳磨损(Fatigue Wear)
一、概述 1. 定义 零件受交变应力的反复
作用,在零件工作表面或
表面下一定深度处形成疲
劳裂纹,随着裂纹的扩展
与相互连接,造成颗粒从 零件工作表面上脱落,形
成疲劳坑的现象。
疲劳磨损也称为接触疲劳,他经历裂纹的萌
生、扩展、断裂三个过程,可以说是材料疲劳
断裂的一种特殊形式。
3. 疲劳磨损的种类
(1)表层萌生与表面萌生疲劳磨损
表 滚动 裂纹萌 平行于表面 一般 层 为主 生在表 扩展,后分 质量 萌 的摩 层应力 叉延伸到表 钢材 生 擦副 集中源 面
表 滑动 裂纹萌 与滑动方向 高质 面 为主 生在表 成20°~40° 量钢 萌 的摩 面应力 角向表层扩 材 生 擦副 集中源 展,后分叉
发了很多微观点蚀。微观点蚀的 出现往往构成了宏观点蚀裂纹的 起源,因此,提高表面光洁度有 利于延长疲劳磨损寿命。
4. 润滑与润滑剂的影响 实验表明:增加润滑油的粘度将提高抗接触疲 劳能力。 粘度影响疲劳磨损机理的不同观点: 增加润滑剂粘度使弹流油膜增厚,从而减轻粗 糙峰的互相作用; 润滑油中带有水分,加速疲劳裂纹的扩展; 不能解释某些无油滚动 表面吸附了氢原子,可以降低表面能,使裂纹 时不出现接触疲劳,而 在较低应力下扩展; 加入润滑油后迅速发生 在高温下润滑油的分解,会在高应力区造成酸 接触疲劳磨损的现象。 性物质的堆积,降低接触疲劳寿命。
根据裂纹的扩展方向分为两种情况:
(1)裂纹开口迎 向接触点
(2)裂纹开口背 离接触点
2. 摩擦温度诱发点蚀理论
3. 最大剪应力理论
(1)Hertz 接触理论
max 距表面的位置
滚动点接触:

机械零部件的磨损分析与寿命预测

机械零部件的磨损分析与寿命预测

机械零部件的磨损分析与寿命预测在机械设备中,零部件的磨损是一个不可避免的问题。

磨损会导致设备性能下降,甚至引起设备故障。

因此,对机械零部件的磨损进行分析和寿命预测显得尤为重要。

一、磨损机理分析机械零部件的磨损机理可以从力学和材料两个角度来分析。

在力学方面,机械零部件在正常工作状态下受到的载荷会引起应力集中,进而导致局部磨损。

而在材料方面,机械零部件的材料硬度、强度、耐磨性等特性会直接影响其磨损程度。

因此,通过对机械零部件的载荷和材料特性进行研究,可以有效分析磨损机理。

二、常见零部件的磨损形式1. 摩擦磨损摩擦磨损是机械零部件最常见的磨损形式之一。

当两个零部件相对运动时,由于摩擦力的作用,表面出现磨损。

摩擦磨损可分为表面磨损和体积磨损两种形式。

表面磨损主要是由于颗粒的切削和磨料的折弯引起,而体积磨损则是由于材料粒子的疲劳和断裂引起。

2. 磨粒磨损磨粒磨损是指机械零部件表面由于磨粒的滚动、切削和击击作用导致磨损。

这种磨损形式常见于采矿设备和研磨机械等领域。

磨粒磨损的特点是磨损速度快、表面粗糙度高。

3. 疲劳磨损疲劳磨损是由于机械零部件在交变载荷下引起的疲劳破坏。

在往复运动或震动条件下,机械零部件会经历周期性的应力变化,最终导致裂纹的产生和扩展。

疲劳磨损的寿命预测是机械零部件设计和改进的重要内容之一。

三、寿命预测方法1. 经验公式法经验公式法是一种简化的寿命预测方法,常用于对一些常见零部件进行寿命评估。

该方法基于对大量实验数据的统计分析,通过建立零部件的失效模式及与之相关的参数的关系来预测其寿命。

2. 数值模拟方法数值模拟方法是一种通过计算机模拟机械零部件在不同工况下的应力、变形等物理量来评估其寿命的方法。

数值模拟方法可以更精确地预测机械零部件的磨损寿命,但需要大量的计算资源和较高的技术水平。

3. 统计分析方法统计分析方法利用统计学理论对机械零部件的失效数据进行分析,通过建立数学模型来评估其寿命。

该方法在样本大且数据完备的情况下能够提供较为准确的寿命预测结果。

磨损的经典类型

磨损的经典类型

2.磨损机理下的几种磨损及影响因素
5)腐蚀磨损
▪ 摩擦副受到空气中的酸、润滑油、燃油中残存的少量无 机酸(如硫酸)及水分的化学作用或电化学作用,在相对 运动中造成的材料损失。(例如黄油枪的喷嘴)腐蚀可以 在没有摩擦的条件下形成。
▪ 影响腐蚀磨损的因素:①零件表面的氧化膜性质;②环境 温度。
受磨损的零件实物图
磨损磨量源自合Q稳定


剧烈磨损
▪ 上节课我们认识了什么
是磨损,以及磨损的阶
段。以磨损曲线为准。
0
t2
t1 时间t ▪ 0~t1:磨合阶段;
▪ t1~t2:稳定磨损阶段;
▪ t2~~:剧烈磨损阶段。
1.分类
磨损 的种

对磨 损表 面外 观的 描述
磨损 机理
点蚀 磨损
胶合 磨损
擦伤 磨损
2.磨损机理下的几种磨损及影响因素
4)冲蚀磨损
▪ 当一束含有硬质微粒的流体冲击到固体表面 上的时候就会造成冲蚀磨损,例如利用高压空气 输送型砂或高压水输送矿石的管道所产生的摩损。 冲蚀磨损是在有摩擦的情况下受到硬质微粒冲击 反复作用而造成的表层疲劳破坏。
▪ 影响因素:①磨粒与固体表面的摩擦因数;②磨 粒的冲击速度;③磨粒冲击速度的方向同固体表 面所夹的冲击角。
2.磨损机理下的几种磨损及影响因素
2)磨料磨损
▪ 进入摩擦面之间的游离颗粒,如磨损造成的金属微粒,
会在较软材料的表面上刨犁出许多沟纹,这样的为切削 过程叫做磨料磨损。
▪ 影响因素:①硬度↑,耐磨性↑;②磨粒的平均尺寸↑,磨 损就越严重;③磨粒的硬度越高,磨损就越严重。
2.磨损机理下的几种磨损及影响因素
……
粘着 磨损
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磨损的类型磨损机理表面疲劳磨损形成及影响因素
磨损实际是接触表面随着时间增加和载荷作用损伤的累积过程。

自然界中不论机械零件,还是人造关节都存在着磨损。

可以说,磨损无处不在。

它直接影响着机器的运转精度和寿命。

据统计,每年全世界生产总值的近五分之二被摩擦磨损消耗掉了。

因此,开展系统的摩擦学设计,尽量减少或消除磨损,对人类具有重大意义。

前苏联学者进一步较全面地提出了区分磨损类别的方法。

他将磨损分为三个过程,依次为表面的相互作用两体摩擦表面的相互作用可以是机械的或分子的。

机械作用包括弹性变形、塑性变形和犁沟效应,可以是两体表面的粗糙峰直接啮合引起的,也可以是夹在中间的外界磨粒造成的。

表面分子的作用包括相互吸引和粘着,前者作用力小于后者。

表面层的变化在表面摩擦的作用下,表面层将发生机械的,组织结构的及物理的和化学的变化,这是由于表面变形、摩擦温度和环境介质等因素的影响造成的。

表面层的塑性变形会使金属冷作硬化而变脆,反复的弹性变形会使金属出现疲劳破坏。

摩擦热引起的表面接触高温可以使表层金属退火软化,而接触后急剧冷却将导致再结晶或固溶体分解。

外界环境的影响主要表现为介质在表层的扩散,包括氧化和其他化学腐蚀作用,因而会改变金属表面层的组织结构。

表面层的破坏形式有擦伤、点蚀、剥落、胶合、微观磨损。

近年来的研究普遍认为, 按照不同的机理对磨损来进行分类是比较恰当的。

通常可将磨损划分为个基本类型粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损。

虽然这种分类还不十分完善, 但概括了各种常见的磨损形式。

磨损机理通常从机理上可以把磨损分为粘着磨损,磨粒磨损,表面疲劳磨损,侵蚀磨损,腐蚀磨损和热磨损等。

粘着磨损
相对运动的表面因存在分子间的吸引而在表面的微观接触处产生粘着作用,当粘着作用的强度大于材料内部的联接强度时,经过一定周期的接触就会产生磨损。

粘着磨损的磨损度常常是压力的函数,低压软表面或高压下都会产生严重的粘着磨损。

对于可以认为是同类材料的摩擦副表面,磨损常数趋于较大值,因
为粘着作用的实质是原子或分子间产生了融合。

值的大小也取决于金属的晶格结构。

对于平行六面体晶格,由于存在无数个易于滑移的平面,所以值较小对于其他型式晶格的金属值则较大。

磨粒磨损
磨粒磨损指硬金属表面的粗糙峰嵌入软金属而在软金属表面形成的犁沟效应,磨粒磨损有种形式外界磨粒移动于两摩擦表面之间,类似于研磨作用,称为三体磨损磨粒沿一个固体表面相对运动而产生的磨损,称为二体磨粒磨损一对磨擦副中硬表面粗糙峰对软表面起磨粒作用,也属于二体磨损,通常为低应力磨粒磨损。

表面疲劳磨损
两个相互滚动或者滚动兼滑动的摩擦表面, 在循环变化的接触应力作用下, 因材料疲劳剥落而形成凹坑。

此类磨损统称为表面疲劳磨损或接触疲劳磨损。

表面疲劳磨损往往成为齿轮传动、滚动轴承等的主要失效方式。

腐蚀磨损:零件表面在摩擦的过程中,表面金属与周围介质发生化学或电化学反应,因而出现的物质损失。

微动磨损:两接触表面间没有宏观相对运动,但在外界变动负荷影响下,有小振幅的相对振动(小于100μm),此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末,因此造成的磨损称为微动磨损
粘着磨损和磨粒磨损,都起因于固体表面间的直接接触。

如果摩擦副两对偶表面被一层连续不断的润滑膜隔开,而且中间没有磨粒存在时,上述两种磨损则不会发生。

但对于表面疲劳磨损来说,即使有良好的润滑条件,磨损仍可能发生。

因此,可以说这种磨损一般是难以避免的。

磨损机理表面疲劳磨损形成的原因,按照疲劳裂纹产生的位置,目前存在两种解释。

(1)裂纹从表面上产生。

摩擦副两对偶表面在接触过程中,由于受到法向应力和切应力的反复作用,必然引起表层材料塑性变形而导致表面硬化,最后在表面的应力集中源(如切削痕、碰伤、腐蚀或其它磨损的痕迹等)出现初始裂纹,该裂纹源以与滚动方向小于45°的倾角由表向内扩伸。

当润滑油楔入裂纹中后,若滚动体的运动方向与裂纹方向一致,当接触到裂口时,裂口封住,裂纹中的润滑油则被堵塞在裂纹内,因滚动
使裂纹内的润滑油产生很大压力将裂纹扩展,经交变应力重复作用,裂纹发展到一定深度后则成为悬臂梁形状,在油压作用下材料从根部断裂而在表面形成扇形的疲劳坑,造成表面疲劳磨损,这种磨损称为点蚀。

点蚀主要发生在高质量钢材以滑动为主的摩擦副中,这种磨损的裂纹形成时间很长,但扩展速度十分迅速。

滚动接触疲劳磨损要经过一定的应力循环次数之后才发生明显的磨损,并很快形成较大的磨屑,使摩擦副对偶表面出现凹坑而丧失其工作能力;而在此之前磨损极微,可以不计。

这与粘着磨损和磨粒磨损从一开始就发生磨损并逐渐增大的情况完全不同。

因此,对滚动接触疲劳磨损来说,磨损度或磨损率似乎不是一个很有用的参数,更有意义的是表面出现凹坑前的应力循环次数。

一般情况下,材料抗疲劳磨损能力随表面硬度的增加而增强,而表面硬度一旦越过一定值,则情况相反。

在接触应力一定的条件下,表面粗糙度值越小,抗疲劳磨损能力越高;当表面粗糙度值小到一定值后,对抗疲劳磨损能力的影响减小。

如滚动轴承,当表面粗糙度值为Ra0.32mm时,其轴承寿命比Ra0.63mm时高2~3倍,Ra0.16mm比Ra0.32mm高1倍,Ra0.08mm比Ra0.16mm高0.4倍,Ra0.08mm以下时,其变化对疲劳磨损影响甚微。

如果触应力太大,则无论表面粗糙度值多么小,其抗疲劳磨损能力都低。

此外,若零件表面硬度越高,其表面粗糙度值也就应越小,否则会降低抗疲劳磨损能力。

接触表面的摩擦力对抗疲劳磨损有着重要的影响。

通常,纯滚动的摩擦力只有法向载荷的1%~2%,而引入滑动以后,摩擦力可增加到法向载荷的10%甚至更大。

摩擦力促进接触疲劳过程的原因是:摩擦力作用使最大切应力位置趋于表面,增加了裂纹产生的可能性。

此外,摩擦力所引起的拉应力会促使裂纹扩展加速。

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