金属磨损基本理论PPT学习教案

1、会计学1 金属磨损基本理论金属磨损基本理论 体将发生塑性变形来改变自已 的形状。在这种情况下，较硬 表面的微观几何形状和较软表 面的机械特性将会影响接触性 能。 第1页/共159页 第2页/共159页 4 第3页/共159页 5 第4页/共159页 6 第5页/共159页 7 第6页/共159页 8 第7页/共159页 9 第8页/共159页 10 第9页/共159页 11 第10页/共159页 12 摩擦学基本理论摩擦学基本理论 第11页/共159页 13 第12页/共159页 14 n 和精密机构、制动器和火箭、机 械联接和人工关节。 n因此、摩擦学无处不在。 第13页/共159页 15

2、第14页/共159页 16 第15页/共159页 17 第16页/共159页 18 第17页/共159页 19 有变化，都可能引起材料摩擦磨 损性能的较大变化。 第18页/共159页 20 第19页/共159页 难看出表面工程与摩擦磨损之 间的密切关系。 第20页/共159页 22 第21页/共159页 23 阻碍物体运动的切向力称为动摩 擦力。动摩擦力通常小于静摩擦 力。 第22页/共159页 24 第23页/共159页 25 上没有润滑剂存在时产生的 摩擦称为干摩擦，或无润滑 摩擦。 第24页/共159页 第25页/共159页 27 第26页/共159页 28 第27页/共159页 29

3、第28页/共159页 此、近代摩擦学的研究成果表 明，上述定律存在着很大的局 限性。 第29页/共159页 31 第30页/共159页 32 第31页/共159页 第32页/共159页 图32 宏观位移在运动中硬球A压向较软的 表面B时引起材料B的位移 第33页/共159页 35 第34页/共159页 在接触时都能形成磨粒，对常规大 气条件下的大多数金属而言，在形 成磨粒之前，一个微凸体要作1000 多次接触。 第35页/共159页 37 这就是摩擦的主因。 第36页/共159页 38 第37页/共159页 39 第38页/共159页 40 n接触表面越粗糙，摩擦力和摩 擦系数越大。 第39页

4、/共159页 41 第40页/共159页 42 第41页/共159页 第42页/共159页 44 第43页/共159页 45 图33 单个微凸 体接触的示意图 y r L AF y L F 第44页/共159页 46 第45页/共159页 用，粘着点增大，实际接触面 积增加，因而摩擦系数变大。 AAA r 第46页/共159页 较真空中洁净表面为低。 第47页/共159页 49 y L F 第48页/共159页 50 第49页/共159页 51 2 1 8 1 dA ctgdA 2 2 4 1 第50页/共159页 52 y y AL 1 y AF 2 由犁沟引起的摩擦系数可由下式表示 ctg

5、 A A L F p 2 1 2 同样，可以计算出圆球及圆柱因犁沟引起的摩擦系数 。 第51页/共159页 53 第52页/共159页 第53页/共159页 55 第54页/共159页 56 如银铁或银低碳钢摩擦副的 摩擦系数约为0.3。 第55页/共159页 57 第56页/共159页 58 第57页/共159页 59 cv e 0 第58页/共159页 60 强度，因此摩擦系数较小。 Wait 第59页/共159页 61 第60页/共159页 62 的现象。 第61页/共159页 63 磨损类型磨损过程特点 磨料磨损一个凸起的硬表面和另一表面接触，或者在两个摩擦表面之间存 在或嵌有硬颗粒，

6、在相对运动过程中导致的材料转移 粘着磨损磨擦面相对滑动时，固相焊合点撕裂、断裂导致的材料迁移或损 耗 疲劳磨损由于交变接触应力的作用而使材料表面出现麻点或脱落的表面材 料损耗现象 腐蚀磨损在磨损和腐蚀交变作用下，所导致的材料损耗或去除的过程 冲蚀磨损流体或含有固体粒子的流体冲击固体表面，或流动的液体中气泡 破裂形成的冲击波便材料局部变形和损耗的现象。 微动磨损当两个承载件的相互接触表面经受相对往复的切向振动时，由于 振动所产生的循环应力的作用而导致的材料转移或损耗。 第62页/共159页 64 化时，可能从一种机理为主转 变为另一种机理为主。 第63页/共159页 65 磨 损 类 型 磨 料

7、 磨 损 粘 着 磨 损 冲 蚀 磨 损 微 动 磨 损 腐 蚀 磨 损 其 他 百 分 比 ，% 501588514 第64页/共159页 n材料磨损的多学科性质和系统 性可用示意图表示（如图22 所示）。 第65页/共159页 第66页/共159页 68 第67页/共159页 69 第68页/共159页 分类法类 型说 明举 例 以磨料固定 形状来分类 自由磨料磨损磨粒自动松散与零件表面接触，磨粒可以在表面 滑动或滚动，磨料之间也有相对运动 犁铧、刮板输送机溜槽 固定磨料磨损磨料固定，并和零件表面作相对滑动， 采煤机截齿、挖掘机斗齿 以磨损接触 物体表面来 分类 两体磨料磨损磨料与一个零件

8、表面接触，磨料为一物体，零件 表面为另一物体 犁铧、水轮机轮叶 三体磨料磨损磨料介于两滑动表面之间滑动轴承间落入磨粒 磨粒介于两滚动表面之间齿轮、车轮间落入磨粒 以力的作用 特点分类 低应力划伤式 磨料磨损 磨粒作用于零件表面的应力不超过磨料的压溃强 度，材料表面被轻微划伤 犁铧、刮板输送机溜槽 高应力划伤式 磨料磨损 磨料与零件表面接触处的最大应力大于磨料的压 溃强度 破碎式滚筒、球磨机衬板及磨 球 凿削式 磨料磨损 磨料对材料表面有高应力冲击式运动，从材料表 面凿下较大颗粒的磨屑 挖掘机斗齿、 颚式破碎机齿板 以相对硬度 分类 硬磨料磨损当磨料的硬度大于材料表面的硬度时，磨损量较 大 一般

9、钢材受石英砂的磨损 软磨料磨损磨料的硬度比材料表面硬度低时，磨损量急降， 耐磨性迅速提高 如煤或其他软矿石对钢零件的 磨损 以磨料的干 、湿状态分 类 干磨料磨损磨料是干的球磨机磨干料 湿磨料磨损磨料中含有水分，有加速磨损作用球磨机磨湿料 流体磨料磨损气体或液体带着磨料冲刷零件表面，称为冲蚀磨 损 水轮机、泥浆泵，风扇式磨煤 机 以工作环境 分类 一般磨料磨损一般正常条件下的磨料磨损上述各机械及零件 腐蚀磨料磨损在腐蚀介质中的磨料磨损，腐蚀加速了磨料磨损 的速度 如含硫或有水介质中工作的煤 矿、选矿及化工机械等 热磨料磨损在高温下的磨料磨损，高温和氧化加速了磨损燃烧炉中的炉箅、沸腾炉及粉 煤锅

10、炉中的管道及零件 第69页/共159页 71 第70页/共159页 72 第71页/共159页 73 第72页/共159页 74 第73页/共159页 75 第74页/共159页 76 第75页/共159页 77 am HH / am HH / 第76页/共159页 78 第77页/共159页 79 第78页/共159页 80 tan H LS WW V 第79页/共159页 81 第80页/共159页 82 第81页/共159页 83 第82页/共159页 84 第83页/共159页 85 第84页/共159页 3 . 14 1049. 0E 第85页/共159页 87 裂，则材料的磨损量与

11、滑动距 离成正比，否则磨损量将有改 变。 第86页/共159页 88 第87页/共159页 89 第88页/共159页 90 第89页/共159页 91 而常发生此类粘着磨损。 第90页/共159页 92 第91页/共159页 93 第92页/共159页 94 第93页/共159页 95 第94页/共159页 96 着磨损模型及粘着磨损方程式。 第95页/共159页 第96页/共159页 32 3 2 3 3 rn r rn W y L W 3 w每个粘着结点的面积为 ，若有n个粘着结点，则总载荷为: y rnL 2 3 3/2r 2 r 第97页/共159页 99 n上式即为阿查德的粘着磨损

12、方 程式 y L KW 3 y H L KW 第98页/共159页 100 H L KW 第99页/共159页 持定值，即磨损量与载荷成正比； 如果载荷大于硬度值的13时， 则K值急剧增大，磨损也加剧， 造成大面积的焊合与咬死。 第100页/共159页 102 第101页/共159页 103 第102页/共159页 104 第103页/共159页 105 第104页/共159页 106 第105页/共159页 107 wait 第106页/共159页 108 第107页/共159页 109 n可以算作材料疲劳断裂的一种 特殊形式。 疲劳磨损的最普遍形式出现在 呈滚动接触的机器零件表面上 第10

13、8页/共159页 110 第109页/共159页 由于接触应力可以达到很高的 数值，所以接触疲劳寿命要比 整体疲劳低得多。 2）从疲劳极限疲劳极限角度的差异 第110页/共159页 第111页/共159页 113 4）接触应力的计算比起整体疲劳断 裂 的应力强度因子的计算要复杂得多， 第112页/共159页 114 疲劳磨损的重要原因。 第113页/共159页 115 第114页/共159页 116 第115页/共159页 117 第116页/共159页 118 13所示 第117页/共159页 119 n关于点蚀疲劳裂纹产生的起始位 置，韦认为首先出现在接触表面。 第118页/共159页 1

14、20 第119页/共159页 121 第120页/共159页 122 第121页/共159页 123 第122页/共159页 124 3 NW 第123页/共159页 125 第124页/共159页 命。一般认为齿轮心部的硬度在 HRC3545较好。 第125页/共159页 127 第126页/共159页 128 第127页/共159页 129 程。 第128页/共159页 130 第129页/共159页 131 第130页/共159页 132 第131页/共159页 133 )( 2 f p mv KV 3 cos sin32sin )( 2 2 f 0 0 5 .18 5 .18 由上式可

15、知，材料的磨损体积与磨粒的质量和 速度的平方（即磨粒的动能）成正比，与靶材的 流动应力成反比，与冲角成一定的函数关系。 第132页/共159页 134 84.16 第133页/共159页 135 第134页/共159页 136 DC 分别为 第135页/共159页 2/)sin( 2 KvMWD 2/3 1 22 2 2/1 2 2/1 2 1 )sin(cos 2 )sin( )sin( sin )sin( )sin(2 KvKv Q M W Q v KvC v v KvMC W W C C C 0 第136页/共159页 138 第137页/共159页 139 0 90 第138页/共159页 140 4/13/412/193/116/19 0 HKrvV c c K 第139页/共159页 141 3 . 2 KH 第140页/共159页 142 第141页/共159页 143 第142页/共159页 144 n=2.32.4；脆性材料波动较 大n=2.26.5。 n Kv 第143页/共159页 145 第144页/共159页 146 n但在磨粒尺寸小、冲击能量也 较小时。则可能具有延性材料 的特征。 第145页/共159页 147 0 90 第146页/共159页 148 体、高碳马氏体比低碳马氏体更 耐冲蚀磨损。 第147页/共159