第二章机械零件失效模式及其机理ppt课件.ppt

《第二章机械零件失效模式及其机理ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章机械零件失效模式及其机理机械零件失效模式及其机理§2—1机械零件材料的磨损§2—2机械零件的变形§2—3金属零件的断裂§2—4金属零件的腐蚀损伤§2—1机械零件材料的磨损物体相对运动时，运动表面的物质不断损失或产生残余变形的现象称为磨损。磨损与摩擦关系密切，磨损是机械摩擦件失效的主要模式之一。据估计，在一些工业发达的国家，能源消耗约三分之一是由于摩擦和磨损造成的。机械设备的金属零件，不论采用何种方法加工，其加工后的实际表面总是存在着宏观的波度和微观的粗糙度。所以，实际表面相互接触只能是在一些凸点上，这些点形成摩擦连接的接触点，而且接触点是不连续的。

2、当接触表面相互移动时，由于表面接触点的相互作用，将产生弹性和塑性变形，这个过程一经产生，并且继续下去，还会在摩擦表面和表层同时伴生一系列物理的、化学的机械的过程。其典型过程和现象有：1、局部高温2、形成氧化膜或其它化合物的化学过程3、材料的转移4、润滑剂作用过程根据磨损过程的主导因素，磨损有多种类型，以下讨论几种主要磨损。一、粘着磨损二、磨料磨损三、疲劳磨损四、其它类型的磨损一、粘着磨损1、什么叫粘着磨损2、发生粘着磨损的机理3、发生粘着磨损的因素1、什么叫粘着磨损当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，使一个表面的材料转移至另

3、一表面所引起的磨损称为粘着磨损。2、发生粘着磨损的机理粘着磨损与表面局部接触区所产生分子强作用有关。实际上，当两个摩擦表面的显微凸起顶部互相接触时，因为实际接触面积很小，仅为理论接触面积的1/100～1/1000，所以即使法向载荷很小，单位面积的接触应力还是很大。如果接触应力大到足以使凸起的顶部材料发生塑性变形，并且接触处很干净，那么在摩擦界面上很可能形成粘着点。此后，当摩擦表面发生相对滑动时，粘着在剪应力作用下变形以至断裂，造成接触表面的损伤破坏。如果粘着点的粘着力足够大，超过摩擦接触点两材料之一的强度，则材料会从该表面上被扯下，使材料从一个表面转移到

4、另一个表面。通常这种材料的转移是由较软的摩擦表面迁移到较硬的摩擦表面上。这种粘着点撕裂破坏的程度与扯下的表层材料强度分布特性有关。如果表层材料强度随着表层深度的增加而减低，则被扯下的材料深度增加，破坏越严重。因此，粘着磨损可以看作是两摩擦表面的接触点在载荷和相对运动作用下，重复产生“粘着－剪断－再粘着”的循环过程。在金属件的摩擦中，粘着磨损是剧烈的，常常会导致摩擦副灾难性破坏（拉伤或咬死），是一种应当避免的破坏性磨损。但是，在金属件对聚合物件构成的摩擦副中，摩擦时聚合物会转移到金属表面上形成单分子层，借聚合物的润滑特性，可以提高耐磨性，此时粘着磨损起了有

5、益的作用。3、发生粘着磨损的因素⑴、摩擦表面的状态，包括自然洁净程度和微观粗糙度。显然，摩擦表面愈洁净，愈可能发生表面的粘着，因为这是为摩擦接触区分子引力的作用和增强提供了条件。因此，应当尽可能使摩擦表面有吸附物质、氧化物层和润滑剂。在机械设备的摩擦副中，根据这一原理，都按照具体工作条件（载力、速度、温度等），建立必要的润滑条件，选用相应的润滑剂和在润滑剂中加入适当的添加剂，例如，齿轮传动的润滑油中加入极压添加剂就是典型例子。3、发生粘着磨损的因素大气中的氧通常会在金属表面形成一层保护性氧化物，防止金属直接接触和粘着，因而有利于减少摩擦和磨损。一些不容易

6、形成较厚的保护性氧化物的金属，其抗粘着磨损能力就差些，不锈钢和镍基合金就属于这类金属。但是，温度对于金属表面氧化膜的形成有重要影响，一些金属或合金，随着温度升高，可能形成足够厚的保护性氧化物层，此时抗粘着力增强，磨损却反而降低。3、发生粘着磨损的因素必须指出，根据磨损率，粘着磨损可分为两种类型。①、氧化型磨损②、金属型磨损3、发生粘着磨损的因素①、氧化型磨损无明显的金属粘着现象，主要是金属表面氧化膜层的粘着和磨损，其磨损率低，这种磨损称为氧化型磨损（又称轻微磨损）。②、金属型磨损摩擦件金属接触区有明显的粘着现象，其磨损率较高，这种磨损称为金属型磨损（又称

7、严重磨损）。3、发生粘着磨损的因素一般地讲，当摩擦表面在载荷和运动速度较低的摩擦条件下或由于表面上形成的氧化膜层不易被压溃或磨耗掉的情况下，或虽然氧化膜层会受磨损但其重新形成的速率足够大，在磨损过程中经常有氧化膜存在，就会产生氧化型磨损。如果摩擦表面载荷增大，转动速度提高，粘着磨损易呈金属型磨损。因此，氧化型磨损和金属型磨损会因摩擦条件的变化而互相转化。3、发生粘着磨损的因素⑵、摩擦表面的成份和金相组织两摩擦表面的材料形成固溶体或金属间化合物的倾向，直接和粘着磨损有关。通常，作为摩擦副的材料应当是形成固溶体倾向最小的两种材料。为此，应当选用不同晶体结构的

8、材料，或者选用可使摩擦副表面易于形成金属间化合物的材料，因为金属间化合物具有良好