《磨损机理》PPT课件

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1、磨损机理（一）磨损机理（一）磨损机理黏着磨损Adhesivewear两个固体表面接触，由于表面不平，实际上是微凸体之间的接触，在相对滑动和一定载荷作用下，接触点发生塑性变形或剪切，摩擦表面温度增高，严重时表层金属局部会软化或熔化，使接触点发生黏着或焊合。然后出现黏着——剪断——再黏着——再剪断的循环过程，形成了材料的转移，造成了黏着磨损。从微观角度解释其机理，则是高的接触应力，造成表面相互嵌入，破坏了表面膜，使纯洁金属接触部分形成了分子相互吸引的条件进行黏着，运动中再撕开，其中可能产生了一部分分子的转移。磨损的产生则是由于原子键联结并不一定都在原始微观接触处断开，而有可能在摩擦

2、副中较弱方的表面层附近断开，结果使材料从摩擦副一方到另一方的转移，经常形成松脱的磨屑。油润滑的金属表面在油膜破裂后可能发生黏着。无油表面在表面污染膜失效后金属才能直接黏着。粘着磨损使摩擦副表面的几何形状发生变化，从光学显微镜下可以看到表面擦伤、划伤、材料转移、咬死焊点和疲劳点蚀等磨损形态。黏着磨损的主要类型按照摩擦表面损伤程度可划分为五类黏着磨损，示于下表：类型损坏现象损坏原因轻微磨损剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料较轻微粘着结合强度比摩擦副的两基本金属抗剪强度都弱涂抹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上粘着结合强度大于较软金属的抗

3、剪强度，但小于较硬金属的抗剪强度擦伤剪切主要发生在较软金属的亚表层内有是也发生在硬金属的亚表层内;转移到硬金属上的粘着物又使软表面出现细而浅的划痕，有时硬金属表面也有划伤粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高划伤剪切破坏发生在摩擦服一方或双方金属较深处，表面呈现宽而深的划痕粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高，切应力高于粘着结合强度胶合摩擦副之间发生严重粘着而不能相对运动粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高，而且粘着区域大，切应力低于粘着结合强度胶合是粘着磨损中最严重的形式，会造成大片金属被撕脱或表面间完全“咬死”，是齿轮、蜗杆等传动的失效形式之一。粘着磨损与其他磨损形式的

4、很大不同在于，其他磨损形式一般都需要一些时间来扩展或达到临界破坏值，而粘着磨损则发生的非常突然；这主要发生在滑动副或滚动副之间没有润滑剂时，或期间油膜受到过大负荷或过高温度而破坏时。严重时，机械系统中运动零件的“咬死”将导致灾难性失效，如轴承抱死、剧烈磨损等。简化的粘着磨损计算公式：式中：Wv—粘着磨损的体积磨损量；H—摩擦副中较软一方的材料硬度；FN—法向载荷；s—滑动行程；K—磨损系数，按不同的滑动材料组合和不同的摩擦条件试验测得。由此得到下面三条磨损定律：1.材料磨损量与行程成正比；2.材料磨损量与载荷成正比；3.材料磨损量与较软材料的硬度成正比；在采用上式时应注意其使用

5、范围：第1定律可适用于多种条件。第2定律只适用于有限的载荷范围。实验证明，当压力不超过大约HB/3（HB—钢的布氏硬度）时，钢-钢摩擦副的K值接近常量，因而磨损率与载荷成正比；而超过此压力后K值急剧增大，因而磨损率也急剧增大，如图。结论是，在超过HB/3的临界载荷时就会发生大面积的严重粘着。对于其他金属，K值开始增大时的平均压力往往低于HB/3，也获得了同样的结果。实际上，在法向载荷下，临界载荷HB/3是个别微凸体下面的塑性区开始相互作用的压力，而当压力超过HB/3时将使表面微凸体之间呈现塑性接触，因而真实接触面积不再与载荷成正比。当有切向力（摩擦力）存在时，法向压力低于HB/

6、3也会发生这种情况。因此，设计中选择许用应力必须低于材料硬度的1/3，才有可能减轻或不发生粘着磨损。要减少粘着磨损和确定磨损率，试验数据或经验数据是必需的。在名义压力不超过引起磨损系数K急剧增大的临界值时，某些工作条件下的K值见下表表某些工作条件下的磨损系数K介质摩擦条件摩擦副材料K空气室温洁净表面铜对铜10-2低碳钢对低碳钢10-2不锈钢对不锈钢10-2铜对低碳钢10-3清洁表面所有的金属10-3～10-4润滑不良表面所有的金属10-4～10-5润滑良好表面所有的金属10-6～10-7磨料磨损钢10-1黄铜10-2各种金属10-2二氧化碳载荷39.2N速度3cm/s室温黄铜—

7、表面淬火钢10-4铜—表面淬火钢10-6软钢—表面淬火钢10-7氦气载荷39.2N速度3cm/s室温黄铜—表面淬火钢10-4铜—表面淬火钢10-6软钢—表面淬火钢10-6真空载荷9.8N速度1.95cm/s室温2.7×10-8～6.7×10-9Pa不锈钢—不锈钢洁净面10-3PbO薄膜面10-6Sn薄膜面10-7Au薄膜面10-7MoS2薄膜面10-9～10-10第3定律也有局限性。实际上，只有摩擦副双方是由相同的、而且不含合金的金属组成时，才有可能按其硬度估计粘着磨损；如果用的是合金或不同