磨损及磨损理论讲述.ppt

摩擦学基础知识 —磨损及磨损理论 第一节 概 述 1.1磨损研究的重要性 与摩擦相比，磨损要复杂得多。直到目前磨损的机理还不十分清楚，也没有一条简明的定量定律。对大多数机器来说，磨损比摩擦显得更为重要，实际上人们对磨损的理解远远不如摩擦。对机器磨损的预测能力也很差。对于大多数不同系统的材料，在空气中的摩擦系数大小相差不超过20倍，而磨损率之差却很大，如聚乙烯对钢的磨损和钢对钢的磨损之比可相差105倍。 磨损似乎比摩擦具有更大的复杂性和敏感性。在具体的工作条件下，影响因素是十分复杂的，它包括工作条件、环境因素、介质因素和润滑条件以及零件材料的成分、组织和工作表面的物理、化学、机械性能等，了解影响因素有利于实现对磨损的控制。 1.2磨损研究的进展 磨损的研究工作开展得较迟，本世纪50年代初期在工业发展国家开始研究“粘着磨损”理论，探讨磨损机理。1953年美国的J. F. Archard 提出了简单的磨损计算公式，1957年苏联的克拉盖尔斯基提出了固体疲劳理论和计算方法，1973年美国的N.P.Suh提出了磨损剥层理论。 20世纪60年代后，由于电子显微镜、光谱仪、能谱仪、俄歇谱仪以及电子衍射仪等测试仪器和放射性同位素示踪技术、铁谱技术等大量的综合的应用，使得磨损研究在磨损力学、机理、失效分析、监测及维修等方面有了较快的发展。把磨损试验机直接装在电子显微镜内进行观察和电视录像，了解磨损的动态过程；研究磨损的表面，次表面及磨屑形貌、成分、组织和性能的变化，以搞清磨损机理，分析和监测磨损过程，从而寻求提高机器寿命的可能途径。 1.3磨损定义： 磨损是摩擦副相对运动时，在摩擦的作用下，材料表面物质不断损失或产生残余变形和断裂的现象。 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) 造成各种磨损的产生其他作用。 定义说明 ③磨损发生在物体工作表面材料上，其它非界面材料的损失或破坏，不包括在磨损范围之内； ④磨损是不断损失或破坏的现象，损失包括直接耗失材料和材料的转移(材料从一个表面转移到另一个表面上去)，破坏包括产生残余变形，失去表面精度和光泽等。不断损失或破坏则说明磨损过程是连续的、有规律的，而不是偶然的几次。 1.5 研究内容： (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。 2. 磨损特性曲线 1.7 磨损类型 2、 表面破坏方式及特征 3. 表面破坏方式与机理对应关系 1.8磨损的评定 磨损时零件表面的损坏是材料表面单个微观体积损坏的总和。目前对磨损评定方法还没有统一的标准。这里主要介绍三种方法：磨损量、耐磨性和磨损比。 （1）磨损量 评定材料磨损的三个基本磨损量是长度磨损量Wl、体积磨损量Wv和重量磨损量Ww。 长度磨损量是指磨损过程中零件表面尺寸的改变量，这在实际设备的磨损监测中经常使用。 体积磨损量和重量磨损量是指磨损过程中零件或试样的体积或重量的改变量。 在所有的情况下，磨损都是时间的函数，因此，用磨损率Wt来表示时间的特性。其它指标还有磨损强度W(单位摩擦距离的磨损量，有人也把它称为磨损率)，和磨损速度WT(是指机器完成一单位工作量的磨损量)。 （2）耐磨性 材料的耐磨性是指在一定工作条件下材料耐磨损的特性。材料耐磨性分为相对耐磨性和绝对耐磨性两种。材料的相对耐磨性ε是指两种材料A与B在相同的外部条件下磨损量的比值，其中材料之一的A是标准(或参考)试样。 εA＝WA/WB 磨损量WA和WB一般用体积磨损量，特殊情况下可使用其它磨损量。 耐磨性通常也用绝对指标W-1或W′-1表示，即用磨损量或磨损率的倒数表示。 W-1=1/W, W′-1=1/W′ 耐磨性使用最多的是体积磨损量的倒数，也可用体积磨损率、体积磨损强度或体积磨损速度的倒数表示。 绝对耐磨性和相对耐磨性的关系是εA＝WA×W－1 （3）磨损比 冲蚀磨损过程中常用磨损比(也有称磨损率)来度量磨损。 它必须在稳态磨损过程中测量，在其它磨损阶段中所测量的磨损比将有较大的差别。 不论是磨损量、耐磨性和磨损比，它们都是在一定实验条件或工况下的相对指标，不同实验条件或工况下的数据是不可比较的。 第二节 粘着磨损 1 定义: 当摩擦副