材料的磨損性能ppt課件.ppt

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1、第六章材料的磨損性能機器運轉(zhuǎn)時機件間因相對運動而產(chǎn)生的摩擦而磨損，不僅直接影響零件的使用壽命，還將增加能耗,產(chǎn)生噪音和振動,造成環(huán)境污染。據(jù)不完全統(tǒng)計,因機件間摩擦磨損要多消耗總能源的1/3～1/2,并引起不少機件失效。因此,研究材料磨損過程,提高材料的耐磨性,以延長機件使用壽命具有重要意義?！?.1磨損的基本概念及類型一、摩擦與磨損的概念摩擦摩擦是接觸物體間的一種阻礙運動的現(xiàn)象，這種阻力為摩擦力。它同接觸法向壓力(P)及摩擦系數(shù)μ成正比。F=μ·Pμ有動靜區(qū)分,μ靜>μ動。摩擦不僅會使材料磨耗,而且還會發(fā)熱，導(dǎo)致接觸表面瞬時溫度升高,降低

2、工件的機械效率,加重材料磨耗。故生產(chǎn)中總是力圖減少摩擦,降低摩擦系數(shù)。只有某些情況才需增大摩擦力，如車輛制動器、摩擦離合器等。2.磨損磨損是在摩擦作用下物體相對運動時,表面逐漸分離出磨屑從而不斷損傷的現(xiàn)象。磨損是發(fā)生在材料表面的局部變形與斷裂過程。有塑性變形引起的形變硬化及應(yīng)力分布的改變,因摩擦熱引起的二次相變淬火,回火及回復(fù)再結(jié)晶等現(xiàn)象發(fā)生，是多種因素相互影響的復(fù)雜過程。而且這種變形與是反復(fù)進行的,具有動態(tài)特征。所以由常規(guī)試驗標(biāo)志的材料力學(xué)性能不一定能如實反映出材料耐磨性的優(yōu)劣。二、磨損的基本類型根據(jù)摩擦面損傷和破壞的型式,大致可分四類:

3、粘著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、及麻點疲勞磨損(接觸疲勞等)。磨損類型在不同的條件下,可以發(fā)生轉(zhuǎn)化,由一種損傷機制變成另一種損傷機制。實驗表明:隨著滑動速度的增快,磨損類型由氧化磨損轉(zhuǎn)化為粘著磨損,又從粘著磨損轉(zhuǎn)化為氧化磨損,最終恢復(fù)為粘著磨損,磨損量也由小增大直至材料失效。故解決實際磨損問題時,要分析參與磨損過程的條件特性,確定磨損類型,才能采取有效的措施,減少磨損。機件正常運行的磨損過程一般分三階段,曲線上的各點斜率即為磨損速率。磨損量與滑動速度和載荷的關(guān)系§6.2磨損過程一、粘著磨損粘著磨損又稱咬合磨損。是因兩種材料表面某些接觸點局部壓

4、應(yīng)力超過該處材料屈服強度發(fā)生粘合,并拽開而產(chǎn)生的一種表面損傷磨損,多發(fā)生在摩擦付相對滑動速度小,接觸面氧化膜脆弱,潤滑條件差，及接觸應(yīng)力大的滑動摩擦條件下。磨損特征是表面有大小不等的結(jié)疤。粘著磨損機理實際材料表面接觸僅發(fā)生在少數(shù)的微凸體頂尖上,產(chǎn)生很高的應(yīng)力而發(fā)生塑性變形，倘若接觸面上的潤滑油膜、氧化膜等被擠破，使裸露材料的新鮮表面直接接觸，發(fā)生熔合粘著(冷焊),或因表面摩擦生熱溫度升高使相接觸的材料直接焊合。在隨后的滑動中，剛形成的粘著點被剪斷、拉開，并轉(zhuǎn)移到一方材料表面，然后脫落下來形成磨屑,之后又在其它地方形成新的粘著點,如此粘著—剪

5、斷—脫落—再粘著不斷地循環(huán)?？傊持p的過程就是粘著點不斷形成又不斷被破壞并脫落的過程。粘著剪斷的兩種形式1、若粘著點結(jié)合強度低于兩側(cè)材料,則沿接觸面剪斷,磨損量較小,摩擦面顯得較平滑,只有輕微擦傷。錫基合金與鋼的滑動屬此類型。2、若粘著點的結(jié)合強度比兩側(cè)任一材料的強度都高時,分離面便發(fā)生在強度較弱的材料上,被剪斷的材料將轉(zhuǎn)移到強度較高的材料上。使軟材料表面出現(xiàn)微小的凹坑,硬材料表面形成微小凸起,使摩擦面變得粗糙,造成進一步磨損。如鉛基合金軸瓦與鋼軸之間的滑動粘結(jié)磨損就屬這種情況。粘著磨損量的估算設(shè)在法向力P作用下,摩擦面上有n個微凸體

6、接觸粘著,每個粘著點均為直徑d的球體,磨損只發(fā)生在下半球的軟材料上。因摩擦副接觸處為三向壓應(yīng)力狀態(tài),故接觸壓縮屈服強度可近似為單向壓縮屈服強度σsc的三倍。該接觸面的真實面積計為πd2/4,如有n個相同的接觸點同時塑性接觸時,作用在接觸點真實面積上的法向力P應(yīng)滿足下式P=n(πd2/4)3σsc根據(jù)這種模型,只要滑動d距離就能產(chǎn)生一定量磨損,故單位滑動距離內(nèi)出現(xiàn)的接觸點數(shù)N=n/d=4P/(3πσscd3)。實際相對滑動中,軟材料上被拉拽出半球的幾率為K,則滑動一段距離L后,總拉拽出磨損量w可表示為:w＝KNV’L=上式表明,粘著磨損量與接

7、觸壓力P、滑動距離L成正比,與材料硬度值成反比。式中K值稱為粘著磨損系數(shù),反映配對材料粘著力大小,決定于摩擦條件和摩擦副材料。當(dāng)壓力P不超過摩擦付材料硬度值的1/3時,實驗證實該式反映的規(guī)律是正確的。但壓力超過鋼的屈服強度后,K值急劇增大,磨損量也急劇增加,造成大面積的焊合和咬死,整個接觸表面發(fā)生塑性變形,接觸面積不再與載荷成正比。鋼的K～P曲線見右圖。二、磨粒磨損磨粒磨損又稱磨料磨損或研磨磨損。是摩擦副的一方表面存在堅硬的細(xì)微凸起或在接觸面間存在硬質(zhì)粒子(從外界進入或從表面剝落)時產(chǎn)生的磨損。前者稱兩體磨粒磨損,如銼削過程；后者稱三體磨粒

8、磨損,如拋光過程。依據(jù)磨粒受的應(yīng)力大小,磨粒磨損可分為鑿削式,高應(yīng)力碾碎式,低應(yīng)力擦傷式3類。磨粒磨損的主要特征磨粒磨損的主要特征是摩擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的溝槽。磨粒磨損