七章摩擦磨損分析課件

1、第七章磨損與接觸疲勞第七章磨損與接觸疲勞1前言機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，相互接觸零件間因相對運(yùn)動而產(chǎn)生摩擦，而磨損正是由于摩擦產(chǎn)生的結(jié)果1前言機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，相互接觸零件間因相對運(yùn)動而產(chǎn)生摩擦，工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題工程中的摩擦問題根據(jù)接觸物體之間是否發(fā)生相對運(yùn)動根據(jù)接觸物體之間的潤滑情況： 動摩擦靜摩擦摩擦 干摩擦濕摩擦摩擦根據(jù)接觸物體之間的相對運(yùn)動的形式:滾動摩滑動摩擦摩擦根據(jù)接觸物體之間是否發(fā)生相對運(yùn)動根據(jù)接觸物體之間的潤滑情況：摩擦的微觀機(jī)理摩擦的微觀機(jī)理摩擦的微觀機(jī)理摩擦的微觀機(jī)理2

2、摩擦及磨損的概念摩擦 兩個相互接觸的物體或物體與介質(zhì)之間在外力作用下，發(fā)生相對運(yùn)動，或者具有相對運(yùn)動的趨勢時，在接觸表面上所產(chǎn)生的阻礙作用稱為摩擦。2 摩擦及磨損的概念摩擦阻礙相對運(yùn)動的阻力-摩擦力。摩擦力的方向總是沿著接觸面的切線方向，跟物體相對運(yùn)動方向相反，阻礙物體間的相對運(yùn)動。阻礙相對運(yùn)動的阻力-摩擦力。摩擦力(F)與施加在摩擦面上的法向壓力(P)之比稱為摩擦系數(shù)，以表示，即=F/P。摩擦力(F)與施加在摩擦面上的法向壓力(P)之比稱為摩擦系數(shù)按照兩接觸面運(yùn)動方式的不同，可以將摩擦分為：滑動摩擦：指的是一個物體在另一個物體上滑動時產(chǎn)生的摩擦。滾動摩擦：指的是物體在力矩作用下，沿接觸表面滾

3、動時的摩擦。按照兩接觸面運(yùn)動方式的不同，可以將摩擦分為：干摩擦固體對固體的摩擦；滑動摩擦干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFNFs干摩擦固體對固體的摩擦；滑動摩擦干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFN干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFsFNFsFPO45FmaxFd運(yùn)動狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)臨界狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)： F = FsF max；運(yùn)動狀態(tài)：F = Fd臨界狀態(tài)：靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)摩擦力的方向與物體運(yùn)動（或運(yùn)動趨勢）的方向相反干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFsFNFsFPO45FmaxFd運(yùn)磨損，造成表層材料的損耗，零件尺寸變化，直接影響零件使用壽命磨損，造成表層材料的損耗，零件尺寸變化，直接影響零件使用壽命機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過程一般可分為

4、三個階段：跑合（磨合）階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過程一般可分為三個階段：3磨損及磨損的類型按環(huán)境和介質(zhì)可分為： 流體磨損； 濕磨損； 干 磨損3磨損及磨損的類型按環(huán)境和介質(zhì)可分為：按表面接觸性質(zhì)可分為： 金屬-流體磨損； 金屬-金屬磨損； 金屬-磨料磨損按表面接觸性質(zhì)可分為：常用（磨損失效機(jī)制）分類，六類：粘著磨損； 磨料磨損； 腐蝕磨損 微動磨損； 沖蝕磨損 表面疲勞磨損(接觸疲勞)常用（磨損失效機(jī)制）分類，六類：四磨損機(jī)制及影響因素1 粘著磨損又稱擦傷，咬合磨損。由于零件表面某些接觸點在高的局部壓力下發(fā)生粘合，在相互滑動時，粘著點又被剪切分開，接觸面上有金屬磨屑被拉拽出

5、來，這種過程反復(fù)進(jìn)行很多次，便導(dǎo)致了表面的損傷四磨損機(jī)制及影響因素1 粘著磨損2.磨料磨損指硬的磨粒或凸出物對零件表面的摩擦過程中，使材料表面發(fā)生磨耗的現(xiàn)象。磨粒或凸出物-石英，砂土，礦石等非金屬磨料，也包括零件本身磨損產(chǎn)物隨潤滑油進(jìn)入摩擦面而形成的磨粒。2.磨料磨損 3. 腐蝕磨損摩擦面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，形成的腐蝕產(chǎn)物并在摩擦過程中被剝離出來而造成的磨損。實際上，可以認(rèn)為，它是同時發(fā)生了兩個過程：腐蝕和機(jī)械磨損。 3. 腐蝕磨損4. 微動磨損兩接觸表面間小幅度的相對切向運(yùn)動稱為微動（Fretting）。在壓緊的表面之間由于微動而發(fā)生的磨損稱為微動磨損。P1514. 微動磨損在一

6、些機(jī)器的緊配合處，它們之間雖然沒有明顯的相對位移，但在外加循環(huán)載荷和振動的作用下，在配合面的某些局部地區(qū)將會發(fā)生微小的滑動在一些機(jī)器的緊配合處，它們之間雖然沒有明顯的相對位移，但在外5 沖蝕磨損： 流體或固體顆粒以一定的速率和角度對材料表面進(jìn)行沖擊所造成的磨損D 1000 m，v 550m/s,其余稱外來損傷5 沖蝕磨損：6.接觸疲勞也稱表面疲勞磨損，是指滾動軸承、齒輪等類零件，在表面接觸壓應(yīng)力長期反復(fù)作用下所引起的一種表面疲勞現(xiàn)象。6.接觸疲勞接觸應(yīng)力概念 兩物體相互接觸，表面上產(chǎn)生局部壓力-接觸應(yīng)力一般出現(xiàn)如下兩種情況：接觸應(yīng)力概念 兩物體相互接觸，表面上產(chǎn)生局部壓力-接觸應(yīng) (1)兩接觸

7、物體在加載前為線接觸(如圓柱與圓柱、圓柱與平面接觸) (2)兩接觸物體在加載前為點接觸(如滾珠軸承) (1)兩接觸物體在加載前為線接觸(如圓柱與圓柱、圓柱與平接觸疲勞類型和損傷過程接觸疲勞破壞分為三種主要類型 ： 點蝕、 淺層剝落、 深層剝落接觸疲勞類型和損傷過程接觸疲勞破壞分為三種主要類型 ： (1)點蝕 ：深度在0.1-0.2mm以下的小塊剝落。裂紋一般起源于表面。剝落坑呈針狀或痘狀。 (1)點蝕 ：深度在0.1-0.2mm以下的小塊剝落。（2)淺層剝落： 其剝落深度一般為0.2-0.4 mm(3)深層剝落 ：剝落坑較深(0.4mm)、塊大。一般發(fā)生在表面強(qiáng)化的材料中，如滲碳鋼中。（2)淺

8、層剝落： 其剝落深度一般為0.2-0.4 mm影響接觸疲勞抗力的因素(1)材料的冶金質(zhì)量 夾雜大、分布不均，危害大影響接觸疲勞抗力的因素(1)材料的冶金質(zhì)量馬氏體含碳量 ：0.5%C、隱針（晶）M未溶碳化物的影響 ：細(xì)小(2) 熱處理和組織狀態(tài)馬氏體含碳量 ：0.5%C、隱針（晶）M(2) 熱處理和組硬度 ： HRC58-64，硬度接近， 或者，滾動元件高出滾道10%，最好硬度 ：在一定表層深度范圍內(nèi)存在壓應(yīng)力，可提高殘余A含量在一定表層深度范圍內(nèi)存在壓應(yīng)力，可提高磨損類型并非固定不變，在不同的外部條件和材料具有不同特性情況下，損傷機(jī)制會發(fā)生轉(zhuǎn)化，由一種損傷機(jī)制變成另一種損傷機(jī)制。磨損類型并非

9、固定不變，五耐磨性評價 表示磨損量的方法，可用摩擦表面法向尺寸減少量來表，稱為線磨損量、體積磨損量也可用體積和重量法來表示，稱為重量磨損量五耐磨性評價 表示磨損量的方法，由于磨損量是摩擦行程或時間的函數(shù)，也用耐磨強(qiáng)度或耐磨率表示其磨損特性，前者-單位行程磨損量，單位為m/m或mg/m;后者-單位時間的磨損量,單位為m/hr或mg/hr由于磨損量是摩擦行程或時間的函數(shù)，還經(jīng)常用磨損量的倒數(shù)和相對耐磨性（）表材料的耐磨性。=被測試樣磨損量/標(biāo)準(zhǔn)試樣磨損量還經(jīng)常用磨損量的倒數(shù)和相對耐磨性（）表材料的耐磨性。=1) MMG-10型高溫高速摩擦磨損試驗機(jī)。2)洛氏硬度計1臺。3)分析天平(感量為110000)1臺4)裝夾工具。 六磨損試驗方法1) M