磨损与解除疲劳教学PPT摩擦磨损

1、第七章磨损与接触疲劳第七章磨损与接触疲劳 1 1前言前言 机器运转，相互接触零件间因相对运 动而产生摩擦， 而磨损正是由于摩擦产生的结果 根据接触物体之间是否发生相对运动根据接触物体之间是否发生相对运动 根据接触物体之间的润滑情况：根据接触物体之间的润滑情况： 动摩擦动摩擦 静摩擦静摩擦 摩擦摩擦 干摩擦干摩擦 湿摩擦湿摩擦 摩擦摩擦 根据接触物体之间的相对运动的形式根据接触物体之间的相对运动的形式: : 滚动摩滚动摩 滑动摩擦滑动摩擦 摩擦摩擦 2 2 摩擦及磨损的概念摩擦及磨损的概念 摩擦摩擦 两个相互接触的物体或物体与介质 之间在外力作用下，发生相对运动，或 者具有相对运动的趋势时，在接

2、触表面 上所产生的阻碍作用称为摩擦。 阻碍相对运动的阻力-摩擦力。 摩擦力的方向总是沿着接触面的切 线方向，跟物体相对运动方向相反， 阻碍物体间的相对运动。 摩擦力(f)与施加在摩擦面上的法向 压力(p)之比称为摩擦系数，以表 示，即=f/p。 l按照两接触面运动方式的不同，可以将 摩擦分为： 滑动摩擦：指的是一个物体在另一个物体 上滑动时产生的摩擦。 滚动摩擦：指的是物体在力矩作用下，沿 接触表面滚动时的摩擦。 nsmaxs ffff ndd fff s f静摩擦系数静摩擦系数 d f动摩擦系数动摩擦系数 摩擦力的方向与物体运动（或运动趋势）的方向相反摩擦力的方向与物体运动（或运动趋势）的方

3、向相反 磨损，造成表层材料的损 耗，零件尺寸变化，直接 影响零件使用寿命 机件正常运行的磨损过程一般可分为三 个阶段： 跑合（磨合）阶段 稳定磨损阶段 剧烈磨损阶段 3 3磨损及磨损的类型磨损及磨损的类型 按按环境和介质环境和介质可分为：可分为： 流体磨损；流体磨损； 湿磨损；湿磨损； 干干 磨损磨损 按按表面接触性质表面接触性质可分为：可分为： 金属金属-流体磨损；流体磨损； 金属金属-金属磨损；金属磨损； 金属金属-磨料磨损磨料磨损 常用常用（磨损（磨损失效机制）失效机制）分类，六类：分类，六类： 粘着磨损；粘着磨损； 磨料磨损；磨料磨损； 腐蚀磨损腐蚀磨损 微动磨损；微动磨损； 冲蚀磨损

4、冲蚀磨损 表面疲劳磨损表面疲劳磨损( (接触疲劳接触疲劳) ) 四四磨损机制及影响因素磨损机制及影响因素 1 粘著磨损 又称擦伤，咬合磨损。 由于零件表面某些接触点在高的局部压力 下发生粘合，在相互滑动时，粘着点又 被剪切分开，接触面上有金属磨屑被拉 拽出来，这种过程反复进行很多次，便 导致了表面的损伤 2.磨料磨损 指硬的磨粒或凸出物对零件表面的摩 擦过程中，使材料表面发生磨耗的现 象。 磨粒或凸出物-石英，砂土，矿石等非 金属磨料，也包括零件本身磨损产物 随润滑油进入摩擦面而形成的磨粒。 3. 腐蚀磨损 摩擦面和周围介质发生化学或电 化学反应，形成的腐蚀产物并 在摩擦过程中被剥离出来而造

5、成的磨损。 实际上，可以认为，它是同时发 生了两个过程：腐蚀和机械磨 损。 4. 微动磨损 两接触表面间小幅度的相对切向运动 称为微动（fretting）。 在压紧的表面之间由于微动而发生的 磨损称为微动磨损。p151 在一些机器的紧配合处，它们之间虽然 没有明显的相对位移，但在外加循环 载荷和振动的作用下，在配合面的某 些局部地区将会发生微小的滑动 5 冲蚀磨损： 流体或固体颗粒以一定的速率和角 度对材料表面进行冲击所造成的磨损 ld 1000 m，v 550m/s,其余称外来损 伤 6.接触疲劳 也称表面疲劳磨损，是指滚动轴承、齿轮 等类零件，在表面接触压应力长期反复 作用下所引起的一种表

6、面疲劳现象。 接触应力概念接触应力概念 两物体相互接触，表面上产生局部两物体相互接触，表面上产生局部压力压力- - 接触应力接触应力 一般出现如下两种情况：一般出现如下两种情况： (1)两接触物体在加载前为线接触(如圆 柱与圆柱、圆柱与平面接触) (2)两接触物体在加载前为点接触 (如滚珠轴承) 接触疲劳类型和损伤过程接触疲劳类型和损伤过程 接触疲劳破坏分为三种主要类型 ： 点蚀、 浅层剥落、 深层剥落 (1)点蚀 ：深度在0.1-0.2mm以下的小块 剥落。裂纹一般起源于表面。剥落坑 呈针状或痘状。 （2) 2)浅层剥落：浅层剥落： 其剥落深度一般为其剥落深度一般为0.2-0.2- 0.4

7、mm0.4 mm (3)(3)深层剥落深层剥落 ：剥落坑较深：剥落坑较深( (0.4mm)0.4mm)、块、块 大大。一般发生在表面强化的材料中，如。一般发生在表面强化的材料中，如 渗碳钢中。渗碳钢中。 影响接触疲劳抗力的因素影响接触疲劳抗力的因素 (1)材料的冶金质量 夹杂大、分布不均，危害大 马氏体含碳量 ：0.5%c0.5%c、隐针、隐针 （晶）（晶）m 未溶碳化物的影响 ：细小 (2) 热处理和组织状态 硬度 ： hrc58-64，硬度接近， 或者，滚动元件高出滚道10%，最好 在一定表层深度范围内存在压应力， 可提高 残余a含量 磨损类型并非固定不变， 在不同的外部条件和材料具有不同

8、特 性情况下，损伤机制会发生转化，由 一种损伤机制变成另一种损伤机制。 五五耐磨性评价耐磨性评价 表示磨损量的方法，表示磨损量的方法， 可用可用 摩擦表面摩擦表面法向尺寸减少量法向尺寸减少量来表，称为线来表，称为线 磨损量、磨损量、体积磨损量体积磨损量 也可用也可用 体积和重量法体积和重量法来表示，称为来表示，称为重量磨损重量磨损量量 由于由于磨损量磨损量是是摩擦行程摩擦行程或或时间时间的的函数函数， 也用也用耐磨强度耐磨强度或或耐磨率耐磨率表示其磨损特性，表示其磨损特性， 前者前者- -单位行程磨损量，单位为单位行程磨损量，单位为m/mm/m或或mg/m;mg/m; 后者后者- -单位时间的磨损量单位时间的磨损量, ,单位为单位为m/hrm/hr或或mg/hrmg/hr 还经常用还经常用磨损量的磨损量的倒数倒数和和相对耐磨性相对耐磨性 （）表材料的耐磨性。表材料的耐磨性。 =被测试样磨损量被测试样磨损量/ /标标 准试样磨损量准试样磨损量 1) mmg-10型型高温高速摩擦磨损试验机磨损试验机。 2)洛氏硬度计1台