剥层磨损理论及计算

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1、剥层理论其基本论点是：当摩擦副相互滑动时，软表面的粗糙峰容易变形，同时在循环载荷作用下软粗糙峰首先断裂，从而形成较光滑的表面。这样，接触状态不再是粗糙峰对粗糙峰，而是硬表面的粗糙峰在相对光滑的软表面上滑动。硬表面粗糙峰在软表面上滑动时，软表面上各点经受一次循环载荷，在表层产生剪切塑性变形并不断积累，这就在金属表层内出现周期的位错。由于映象力的作用，距离表面深度为几十微米的表层位错消失。这样靠近表层的位错密度小于内部的位错密度，即最大剪切变形发生在一定深度以内。在摩擦过程中，剪切变形不断积累，使表面下一定

2、深度处出现位错堆积，进而导致形成裂纹或孔穴。当裂纹在一定深度形成后，根据应力场分析，平行表面的正应力阻止裂纹向深度方向扩展，所以裂纹在一定深度沿平行于表面的方向延伸。当裂纹扩展到临界长度后，在裂纹与表面之间的材料将以片状磨屑的形式剥落下来。根据剥层磨损理论可以得出简单的磨损计算公式。硬表面对软表面滑动时的总磨损可以用下式表示：式中：为磨损系数；为载荷；为滑动距离。片状磨屑厚度可以根据低位错密度区的厚度来确定，即式中，为剪切弹性模量；为材料的泊松比；为表面摩擦应力；称为Burger矢量。磨损体积与滑动距离

3、和临界滑动距离有关。临界滑动距离是指与空穴和裂纹形成时间和裂纹扩展到临界尺寸的速度有关的滑动。磨损体积为片状磨屑的面积与载荷和材料屈服极限有关，即。将A和h代入上式，则得从上式可知，磨损量与载荷、滑动距离成正比，而不直接与材料的硬度有关，这点不同于粘着磨损的计算公式。