第四章_摩擦磨损试验及测试技术.ppt

铁谱技术对磨粒的识别与分析主要分为定性分析和定量分析两种方式。 定性铁谱分析：利用光学显微镜对铁谱片上沉淀的磨粒进行形貌、尺寸大小和成分的分析，建立磨损状态类型与磨损颗粒形态的相互关系，判别摩擦副的磨损程度以确定失效情况和磨损部位。 例如：正常磨损的磨屑一般呈薄片状； 磨粒和切削磨损形成的磨屑具有螺旋状或卷曲状，这种磨粒的集中出现是严重磨损过程的表现，若数目急剧增多，则表面机器损坏即将开始。 氧化磨损或腐蚀磨损形成的磨屑是由化合物组成的，在有色光作用下不同成分的磨料显示出不同的颜色，以此确定磨粒的材料类型，进而判断磨损的具体位置。 定量铁谱分析： 通常先采用铁谱光密度计来测量铁谱片上不同位置上磨粒沉积物的光密度，从而求得磨粒的尺寸、大小分布以及微粒总量。 所谓光密度是投射过透明铁谱片的光强度与透射过含有磨粒的铁谱片的光强度之比，与磨屑的覆盖面积成正比，那么用光密度值就可以推算铁谱片上磨屑量的多少。 一般在铁谱片上55mm(大磨粒沉积处)和49mm(小磨粒沉积处)两处测量磨粒的光密度，以AL和AS分别表示大、小磨粒光密度的读数。通过测出铁谱片上大、小磨粒的光密度，由此确定大磨粒和小磨粒的相对含量。 当机器在正常运转状态下(除磨合阶段外)， AL一般稍大于AS，但差别不显著，这说明磨损处于稳定状态。在非正常磨损状态下， AL将显著地大于AS ，而且磨粒量急剧增多。 因此，磨损变化程度可用磨粒数量和大小磨粒数量差值两个特征量表示。 总磨损量Iq= AL + AS ，表示不同时间磨粒数量的变化，对应于机器的磨损量和磨损率，当严重磨损开始时，其数值急剧增大，称为磨损定量指数。 大小磨粒数量差值Is= AL - AS表示不同时间磨粒尺寸比例的相对变化，反映磨损不正常程度，其数值越大说明磨损越恶化， 故称为磨损严重性指数。 综上两个方面的影响因素，对于整个磨损情况可以用磨损指数方程： IA磨损度指数； Iq磨损定量指数； Is磨损严重性指数； 根据这些指数可以判断磨损系统状态是否正常。 在磨粒分析方面，铁谱和光谱分析各有所长。 铁谱法能将磨粒按尺寸大小排列，并反映出颗粒的形状、磨损的性质，但进一步定性定量分析有困难； 光谱法能够区别磨粒的中含有的元素成分及含量，但对于大于2μm的微粒即失去检测的效能，而很多机械失效时，磨粒尺寸往往大于2 μm 。因此，分析磨粒最好两种方法联合使用，可以相互补充，使检测效果较好。 六、摩擦表面的形态分析　　 由于摩擦现象发生在表面层，表层组织结构的变化是研究摩擦磨损规律和机理的关键，现代表面测试技术已先后用来研究摩擦表面的各种现象。 1、摩擦磨损表面形貌的分析 摩擦过程中表面形貌的变化可以采用表面轮廓仪和电子显微镜来进行分析。 表面轮廓仪是通过测量触针在表面上匀速移动，将触针随表面轮廓的垂直运动检测、放大，并且描绘出表面的轮廓曲线。再经过微处理机的运算还可以直接测出表面形貌参数的变化。 目前常用的表面微观形貌分析设备为扫描电子显微镜。电子扫描的图像清晰度好，并有立体感，放大倍数变化范围宽(20-20000倍)，检测范围亦较大。 　　 2、摩擦磨损表面结构的分析 金属表面在摩擦磨损过程中表层结构的变化通常用衍射技术来分析，常用的有电子衍射法、 X射线衍射法 。 电子衍射的穿透能力小，散射厚度仅为10-7～ 10-8 cm。电子衍射仪可用来进行薄层的摩擦表面分析， 例如研究金属的粘着磨损和摩擦副材料迁移现象。 X 射线穿透能力大, 散射层厚度可达到10-4～10-2 cm。X 射线衍射仪常用来对较厚的摩擦表面的结构分析。例如，此法常用于研究发动机活塞环与缸套表面摩擦磨损后晶体尺寸的变化，单晶铁板在磨料磨损后由α铁向γ铁的转变以及润滑油添加剂在金属表面上的润滑机理。 　　 3、摩擦磨损表面化学成分的分析 摩擦表化学元素的组成与分布特点可用能谱分析和X射线显微分析方法来进行。 能谱分析的基本原理：是用X射线、真空紫外光束或电子束照射试件表面使表面受到激发而产生光电子和俄歇电子，然后测量和分析这些电子的能量，就可确定表面的化学成分。 X射线显微分析的基本原理：是通过电子束对试件表面作用，使各元素发出相应特征的射线谱，以不同特征X射线的波长和强度来确定元素的成分和含量。 　　 第四章 摩擦磨损实验及检测分析技术  一、概述 1、摩擦磨损实验研究的必要性： 要研究摩擦学的理论，确定各种因素对摩擦、磨损性能的影响，研究新的耐磨、减摩及摩阻材料和评定各种耐磨表面处理的摩擦、磨损性能，必须掌握摩擦磨损实验技术。 摩擦磨损实验技术包括两个方面，即：摩擦磨损实验方法和摩擦磨损实验测试装