表面形貌与特性

会计学1表面形貌与特性摩擦磨损造成的损失:工业方面约有1/2～1/3的能量消耗在摩擦中；大约80%的损坏零件是由于磨损引起的；1981年美国公布，每年磨损造成的损失为100亿美元；前苏联由于磨损造成的损失每年约120～140亿卢布；第1页/共17页2005年11月5日新闻联播报道，在河南长垣举行的第三届中国国际腐蚀控制大会上获悉，我国每年由腐蚀所造成的损失大约为5000亿元人民币，远远超过自然灾害和安全事故。中国五个行业（冶金矿山、农机、煤炭、电力、建材）的统计，每年由于磨料磨损而需要补充的备件100万吨钢材，大约15～20亿人民币，40%的农机具备件是由于磨料磨损消耗的，30%的锅炉钢管是由于腐蚀磨损失效的。第2页/共17页磨损造成巨大损失的原因：零件表面工作状态发生变化（点蚀、剥离）；零件尺寸发生变化:

工作精度达不到要求；强度达不到要求，可靠性降低。摩擦学：是摩擦、磨损、润滑科学的总称，是研究在摩擦与磨损过程中两个相对运动表面之间相互作用、变化及其有关的理论与实践的一门学科。第3页/共17页十七世纪开始对摩擦进行研究，但真正形成一门学科还是六十年代的事。1966年英国的Jost教授提出摩擦学（Tribology）的概念，但到目前，摩擦、磨损的机理研究尚未完全弄清，甚至实践比理论先得到解决。我国在摩擦学领域内曾有巨大贡献：公元前两千年左右就使用水碓、滑车等，采用木质轴承，以动物油作润滑剂；14世纪以前，我国在掌握轴承、齿轮、凸轮、润滑剂等方面一直居于世界的前列；第4页/共17页1962年召开了摩擦、磨损和润滑研究的报告会；1979年在广州成立了中国摩擦学会；1987年首次在北京召开了国际摩擦学会议。第5页/共17页第一章表面形貌与特性

SurfaceFormsanditsCharacteristics一、表面轮廓曲线及测量第6页/共17页表面轮廓仪测量零件表面的轮廓曲线测量样本必须具有代表性和可鉴别性：各向同性的表面，测量数据有代表性；各向异性的表面，测量数据没有代表性；测量的数据受测量仪测头圆弧半径的影响。第7页/共17页二、表面形貌参数最常用的表面形貌参数是表面粗糙度（SurfaceRoughness）：取表面上某一个截面的外形轮廓曲线来表示。1.轮廓算术平均偏差Ra

轮廓各点高度在测量长度范围内的算术平均值。Ra越大，表面越粗糙。第8页/共17页2.轮廓均方根偏差或称均方根值3.最大峰谷距Rmax或最大凸峰高度Rp4.中线截距平均值Sma

轮廓曲线与中心线各交点之间的截距Smi在测量长度内的平均值。在测量长度内最高峰与最低谷之间的高度差。第9页/共17页一维形貌参数不能完善地说明表面几何特征二维表面形貌图像三维形貌参数即等高线图第10页/共17页三、表面形貌的统计参数1.高度分布曲线（Gauss曲线）Gauss分布曲线也称为承载面积曲线，反映的是承受载荷的能力第11页/共17页2.分布曲线的偏差衡量分布曲线偏离对称位置程度的指标S＝0

标准高斯分布S＞0

正偏态（右偏）S＜0

负偏态（左偏）（1）偏态S第12页/共17页（2）峰态K表示分布曲线的尖峭程度K＝3标准高斯分布K＞3尖峰态，曲线陡峭K＜3低峰态，曲线平缓第13页/共17页机器磨合的目的就是为了增加承载面积，进而提高承载能力。磨合要体现“载荷由轻到重，速度由低到高”的原则进行磨合。零件磨合后的表面性质：左偏态（S＜0）、低峰态（K＜3）第14页/共17页3.表面轮廓的自相关函数自相关函数R（l）：相邻轮廓的关系和轮廓曲线的变化趋势。l＝0时：第15页/共17页无量纲的自相关函数精加工表面，随机变化分量为主，函数衰减，相关性随l的增加而减小；粗加工表面，周期变化分量为主，函数不衰减，相关性随