摩擦与磨损-------7.ppt

2.钢在钢上摩擦 退火钢的圆销—淬火钢圆环上滑动，在产生磨屑前转移膜已被氧化，因此产生磨屑的速度决定于氧化的速度。 钢磨屑形成是多阶段的过程； 最初磨屑是从已涂敷在圆盘上的金属脱落而成，由于法向载荷只由较少数的接触点支承，此阶段磨屑尺寸较大。 随滑移时间延长，接点生长、金属转移、磨损继续进行，但磨屑逐渐变小， 无润滑曲线表明：开始黄铜很快转移到钢盘上，属于“磨合”阶段，“磨合”终止后，磨屑从界面脱落；当磨损率达到稳定时，转移量为常数； 有润滑曲线表明：转移速度因润滑而变慢； 转移和磨损的情况类似，且斜率相同； 黄铜对钢的磨损有两个明显阶段： 黄铜转移沉积到钢表面、黄铜磨损形成磨屑阶段； 当金属的转移量和磨屑形成量相等时，平衡。 磨屑脱落机理： 开始时，黄铜沉积在钢上，继续滑动时，由于不断地遭遇，沉积物增长及至到达一临界尺寸，变从界面脱落下来成为磨屑。 铜在钢上滑动时，摩擦热小，磨损过程中没有氧化物参加。 自由磨屑产生的速度决定于金属从销钉转移到圆盘的频繁程度。 最后阶段是由另外一种磨损机理起作用： 金属转移仍然存在； 但磨损过程与金属转移无关； 磨屑的高度比下面钢的微凸体高度还大； 磨屑由100?大小的颗粒聚合而成，有氧化物存在； 转移（粘着）和磨粒磨损同时在起作用。 3.转移量 放射性物质示踪方法（在非活性表面）； 自动射线照相法测涂敷磨屑的大小和分布； 磨屑是不连续的碎片， 不同金属组合，滑动时金属的转移量属于同一数量级，与硬度无关； 无润滑相同金属副的转移量比不同金属副的转移量大40多倍； 三、磨屑的形成过程 加藤/日本/1979/SEM/动态分析 根据扫描电镜连续观察，发现两种不同的典型粘着磨屑形成过程。 4 20 试样尺寸 θ 1.片状屑的形成过程 ①施加法向载荷，静止接触，接点形成。 ②施加切向力，接点塑性长大到不发生滑动的极限状态。此时塑性区为ABC； ③滑移在滑移线AC上发生，形成舌状物ABCB’并形成新的接触面AA’。 ④由于剪切作用，滑移舌状物ABCB’弯曲，同时形成第二个塑性区A’B’C’，接触面是A’B’。 ⑤滑移片状物以同样方式连续形成，并在滑移舌状物的根部出现裂纹。 ⑥滑移发生在接触表面，并形成转移的片状屑。 总结： 两种粘着磨屑形成过程； 粘着转移磨屑形成过程使磨屑端面上具有剪切波纹和剪切撕裂的特征； 尖锐的微凸体比圆钝的微凸体更易形成这两种类型的磨屑。 2. 不规则磨屑的形成过程 ①施加法向载荷使两微凸体形成接点。 ②施加切向力，使接点塑性长大到不发生滑动的极限态，并产生塑性区ABC。 ③在AD位置出现裂纹，BC凸出是由于塑性变形。 ④第二个塑性区DC’E从裂纹顶部相应接触面DC’延伸。 ⑤剪切裂纹扩展，微观滑移在第二个滑移线上产生，并形成第三个塑变区。 ⑥以同样方式继续下去，最后形成不规则形状的磨屑。 §6 轻微磨损、严重磨损、零件磨损特性 一、轻微磨损和严重磨损 载荷 磨损率 严重磨损 轻度磨损 载荷低于5N，磨损沿下面曲线变化； 载荷高于10N，磨损沿上面曲线变化； 中间载荷时，磨损在两曲线间波动。 轻微磨损区的磨屑是黑色粉末，磨损表面变成象抛光一样而且损伤微小，且电阻较高，约1Ω； 严重磨损区的磨屑是片状的，且磨损表面损伤严重；（润滑状态情况类似） 软钢—硬钢： 轻微磨损时，磨屑基本都是金属氧化物； 严重磨损时，磨屑主要为金属屑片。 二、机械零件磨损的特性 时间 磨损量 剧烈磨损 稳定磨损 跑合 a b o 磨损的三个阶段 跑合（或磨和）阶段 新的摩擦副由于机加工造成的表面粗糙度，使开始时的接触面积较小，在磨合阶段使表面磨得平滑，软表面发生塑性流动，真实接触面积逐渐增大，最终达到平衡尺寸。 如果两表面都是硬的，则高的凸点被磨去，表面变为平坦。 总之，使磨损速率减缓，进入稳定阶段。 2.稳定磨损阶段 接触面积增大，金属材料因塑性变形而发生加工硬化及形成表面氧化膜，使表面耐磨性提高，是零件正常运转阶段。 3.剧烈磨损阶段 磨损剧烈增加，机械效率急降，精度丧失，出现震动和噪音，温升增加，最终将导致零件失效。 * * 第七章?粘着磨损 ⒈定义： 实际上是相互接触表面上的微凸体不断地形成粘着接点和接点断裂而导致摩擦表面破坏并形成磨屑的过程。 最常见的磨损形式，如一固体材料在另一固体材料表面上滑动或压入其表面后被拉开时。 以小颗粒状形式、存在粘附和反粘附现象 §1 粘着磨损的特点与分类 举例： 1、真空中洁净的硬钢压在黄铜块上后分开，用高倍显微镜观察，明显看到分散的黄铜粒嵌在钢表面。 2、黄铜圆销在旋转的钢制圆盘上滑动，可看到钢盘表面被涂抹上一层黄铜。如果用显微镜观察可看到分散的转移特性。 3、巴克莱用单晶体碳化硅与各种金属相摩擦，第一组球形碳化硅滑块在金属平面滑动； 第二组球形金属滑块在碳化硅