微动损伤及其防护

《微动损伤及其防护》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、微动损伤及其防护卫中山汉胜工业设备(上海)有限公司摘要：介绍了微动的危害及其损伤机理，分析了微动损伤的影响因素以及防护方法，综述了采用表面技术提高金属材料微动损伤抗力的研究与应用。关键词：微动损伤；微动图；表面技术微动是指在机械振动、疲劳载荷、电磁振动或热循环等交变载荷作用下，接触表面间发生的振幅极小的相对运动(位移幅度一般为微米量级)，这些接触表面名义上是静止的，即微动发生在“紧固”配合的机械部件中⋯。微动不仅可以导致表面磨损，引起配合面咬合、松动、电阻增加、噪声或环境污染等，还会加速裂纹的萌生和扩展，使工件的疲劳寿命大大降低¨。3j。微动作用通常使材料的疲劳极限降低20％～50％，

2、有时甚至降低得更多HJ。微动破坏过程中，微动磨损、微动疲劳和微动腐蚀都有可能发生，当某一损伤形式占主导地位时，最终便表现为这一损伤失效模式。这样，随着微动条件的变化，微动失效模式的变换也是可能的。1微动实例微动损伤现象普遍存在于各类紧配合构件中，代表性的场合有：(1)铆钉、螺纹和销轴连接件。如铆钉头与板之间、两块被铆板之间、铆钉侧面和板孔之间都是容易发生微动损伤的位置。(2)榫槽和花键配合。(3)过盈配合。热套配合和压配合的配合面，轴承和轴承座之间、轴瓦和座孔之间的过盈配合面等，名义上是静止的，但在交变载荷下，都可能产生微动，出现微动损伤。(4)紧固和夹持机构。如斜拉钢索在夹持器边缘产

3、生的微动磨损和微动疲劳。(5)振动环境中的零件。如高空电缆及其悬挂机构、钢丝绳、汽车板簧、运输中的滚动轴承和金属板卷等。(188》2微动损伤理论周仲荣¨．51等基于球．平面接触微动磨损实验结果，提出了“运行工况微动图”来描述微动接触区相对运动状况，“材料响应微动图”来描述与运行工况微动图相对应的材料损伤形式，如图l所示。这两个图的边界不一定完全重合。从图1(a)可看出，在极小的位移或较大的接触应力下，微动过程处于部分滑移区，接触表面间的运动靠表面层的弹性变形来实现；反之，微动过程处于滑移区；混合区介于二者之间。图l(b)显示，材料的磨损主要发生荟R厦燃冬R厦燃位移，斗ma．运行工况微动

4、图位移／p．mb．材料响应微动图圈1微动图(2091铝合金)⋯-机械与密封·在微动的滑移区．在吾

5、i分滑移医的微动破坏比较轻微；由微动引起的裂纹优先在混台区萌生．并随着循环次数的增加迅速向滑移区和部分滑移区扩展。因此，混台区是馓裂纹起源和扩展最危险的区域；因此．采用表面工程技术强化表面、改善摩擦条件．使傲动尽量位于部分滑移区，是减疆微动损伤的常用方}击．这方面的研究十分括跃。n中山“使用图2所示的装置研究了TCA钛合金的微动疲劳．固3是微动区的表面形貌．可眦看到疲势裂纹首先在徽动区萌生，然后沿近似垂直于循环应力的方向扩展。微动带来的磨损、接触疲劳、塑性变形等玻坏因素破坏了材料表面的完整

6、性．造成了应力集中，有利于疲劳裂纹的萌生和扩展7；因此．在存在徽动时．材料的疲劳寿命会大大降低，目3撖动E的裹ⅢⅣ靛CTeA#台盒l3微动损伤防护技术影响馓动的因素很多．除受激动运行参数影响·机械与密封·外，还与环境，应用要求等密切相关．闻此可以采取II勺减埋徽动损伤的方法也很多．要具体情况具体分析，在不同场合F采取的措旌甚毫可能是相反的，主要从阴个方而考虑防护措施：(1)消除或蛾少振动；(2)改进结构设计或服役条件，降低接触界面间的相对运动幅度，使嗽动尽量运行干部分滑移状态：(3)使用润滑剂降低摩擦力；(4)采用表面工程技术提高材料的表面强度，降低摩擦系数。下面着重介绍表面工程技术在

7、微动损伤肺护方露的应用。31表面机械强化喷丸、旋片拍打和冷挤压等表面机械强化处理工艺简单、散果好，巳在生产实际中广泛应用，是公认的提高金属材料傲动损伤抗力最有效的方法。喷丸处理可使微动疲劳寿命成倍提高。在喷丸强化三要索(表面加工硬化、残余压应力0【^、表面粗糙度增大)中．表屡残余压应力的引人是最为重要的因素，而表面加工硬化的作用处于次要地位“，但是，此类表面处理上艺处理后的工件若在高温场台使用．可能退火而失去冷作硬化的效果。工件在服役过程中产生的疲劳软化现象．导致残泉垭应力逐渐橙弛．也会降低加工硬化的效果。32表面热赴理各种表面热处理技术．如表耐淬火洛氮溶碳、等高于氰化等．以及激光氮化

8、、离子渗金属等新技术．也被用来减缓材料的徽动损伤；Caaon”等研究丁誊氯层的微动性能．发现其表面损伤程度随表晰机械强度的提高嗬降低，特别是残余压应力和较高的埘服强度降低r表而承受的有效载荷．使裂纹形桉时间延长．扩展速率降低，因而磨损减少，激动疲劳寿命大大提高。33表面浍层和镀腱金属涂层分为硬金属涞层和戟金属潦层，二者均可用来改善材料的抗微动损伤性能。软金属的届服强度和势切强度低．在微动作用下反复地剪开和愈合．辩徽动限制在潦层巾．锞护了基体表面