摩擦磨损基础知识 PPT

1.磨损过程曲线：典型磨损曲线通常由三种不同
的磨损变化阶段组成。
(1) 磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。 出现在初始运动阶段，由于表面存在粗糙 度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨 损速度快。
(2)稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳 定状态，磨损率保持不变。标志磨损条 件保持相对稳定，是零件整个寿命范围 内的工作过程。
浅，磨损颗粒较小，容易脱落，不堆积于表面。 **根据强度理论：脆性材料的破坏由正应力引起，
塑性材料的破坏决定于切应力。表面接触中的最 大正应力作用在表面，最大切应力离表面有一定 深度，所以材料塑性越高，粘着磨损越严重。
b:材料的互溶性： １相同金属或互溶性大的材料摩擦副易发生 粘着磨损。 ２异种金属或互溶性小的材料摩擦副抗粘着 磨损能力较高。 ３金属与非金属摩擦副抗粘着磨损能力高于 异体金属摩擦副 。
摩擦磨损基础知识
概述：
1.1定义：摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或
产生残余变形的现象。表面物质运动主要包括机械 运动、化学作用和热作用。
(1) 机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表 面的物理变形。
(2) 化学作用使摩擦表面发生性状的改变。 (3) 热作用使摩擦的表面发生形状的改变。 (4) 其他作用造成各种作用的产生。
** 实际上，只有相同的金属材料组成摩擦副时，才
能按硬度估计粘着磨损，合金或不同材料的摩擦副， 硬度不能反映粘着系数、粘着磨损或粘着引起的咬 死等情况。
5 粘着磨损的影响因素
(1)摩擦副材料：
a:材料性能：脆性材料比塑性材料的抗粘着能力高。 **塑性材料粘着结点的破坏以塑性流动为主，发生
在表层深处，磨损颗粒大。 **脆性材料粘着结点的破坏主要剥落，损伤深度较
(4) 消耗材料, 造成机械材料的大面积报废。
1.3 讨论内容：
(1) 磨损类型及发生条件、特征和变化规律。 (2) 影响磨损各种因素，包括材料、表面形
态、 环境、滑动速度、载荷、温度等。 (3) 磨损的物理模型、计算及改善措施。 (4) 磨损的测试技术与实验分析方法。
1.4 磨损过程的一般规律：
2 粘着磨损机理：
在载荷的作用下，相互接触微凸体承受很 高的压力，首先发生变形，部分地方发生焊 接。当微凸体相对运动时，相互焊接的微凸 体发生剪切、断裂。脱落的材料或成为磨屑 过发生转移。如撕断处在焊接的部位，不发 生物质的转移。如撕断处不在焊接的部位，
则Biblioteka Baidu生物质的转移。粘着-剪断-转移-再粘 着循环不断进行，构成粘着磨损过程。
破坏首先发生在次表层，位错塞积，裂纹成核，并向表面扩展， 最后材料以薄片状剥落，形成片状磨屑。
胶合
表面存在明显粘着痕迹和材料转移，有较大粘着坑块，在高速 重载下，大量摩擦热使表面焊合，撕脱后留下片片粘着坑。
咬死
点蚀 研磨 划伤 凿削
黏着坑密集，材料转移严重，摩擦副大量焊合，磨损急剧增加， 摩擦副相对运动受到阻碍或停止。 材料以极细粒状脱落，出现许多“豆斑”状凹坑。
3五类典型粘着磨损
(1)轻微磨损:
粘着结合强度比摩擦副基体金属抗剪切强度都低， 剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料较 轻微。
(2)涂抹:
粘着结合强度大于较软金属抗剪切强度，小于较 硬金属抗剪切强度。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。
(3)擦伤：
粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高。 剪切发生在较软金属的亚表层内或硬金属的亚表 层内，转移到硬金属上的粘着物使软表面出现细 而浅划痕，硬金属表面也偶有划伤。
宏观上光滑，高倍才能观察到细小的磨粒滑痕。
低倍可观察到条条划痕，由磨粒切削或犁沟造成。
存在压坑，间或有粗短划痕，由磨粒冲击表面造成
2.3. 表面破坏方式与机理对应关系
粘着磨损
1 定义:
当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成 结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成 磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此 类磨损称为粘着磨损。
e: 表面粗糙度：一般情况下， 降低摩擦副的表面粗糙度能 提高抗粘着能力。
硬度的影响
(2) 外部环境条件：
a:润滑条件：在润滑油或润滑脂中加入油性或极压 添加剂；选用热导性高的摩擦副材料或加强冷却降 低表面温度；改善表面形貌以减少接触 压力等都 可以提高抗粘着磨损的能力。
b:相对滑动速度：载荷一定的情况下，粘着磨损量 随滑动速度的增加而增大。随着相对滑动速度的增 加，表面温度升高，表面生成的氧化膜阻止了金属 间的直接接触，减少了粘着磨损。
(4)划伤：
粘着结合强度比两基体金属的抗剪强度都高， 切应力高于粘着结合强度。剪切破坏发生在摩擦 副金属较深处，表面呈现宽而深的划痕。
(5) 咬死： 粘着结合强度比两基体金属的抗剪强
度都高，粘着区域大，切应力低于粘着 结合强度。摩擦副之间发生严重粘着而
不能相对运动。
三条粘着磨损规律：
1.磨损量与滑动距离成正比：适用于多种条件。 2.磨损量与载荷成正比：适用于有限载荷范围。 3.磨损量与较软材料的硬度或屈服极限成正比：
c: 材料的组织结构和表面处理：
--多相金属比单相金属的抗粘着磨损能力 高。通过表面处理技术在金属表面生成硫 化物、磷化物或氯化物等薄膜可以减少粘 着效应，同时表面膜限制了破坏深度，提 高抗粘着磨损的能力。
d:材料的硬度： 硬度高的金属比硬度低的 金属抗粘着能力强，表面 接触应力大于较软金属硬 度的1/3时，很多金属将由 轻微磨损转变为严重的粘 着磨损。
(3) 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损 量急剧增大。精度降低、间隙增大，温 度升高，产生冲击、振动和噪声，最终 导致零部件完全失效。
非典型磨 损曲线
2. 磨损特性曲线----浴盆曲线
典型浴 盆曲线
磨损类型
2.1磨损 类型
2.2 表面破坏方式及特征
破坏方式
基本
特
征
微动磨损 剥层
磨损表面有粘着痕迹，铁金属磨屑被氧化成红棕色氧化物，通 常作为磨料加剧磨损。
1.2 磨损的危害：
(1) 影响机器的质量，减低设备的使用寿命。 如齿轮齿面的磨损，破坏了渐开线齿形，传 动中导致冲击振动。机床主轴轴承磨损，影 响零件的加工精度。 (2) 降低机器的效率，消耗能量。如柴油机 缸套的磨损，导致功率不能充分发挥。
(3) 减少机器的可靠性，造成不安全的因素。 如断齿、钢轨磨损。