机电维修自我鉴定(2)

时间:2021-08-31

  (2)稳定磨损阶段经过磨合阶段,摩擦副表面发生加工硬化,微观几何形状改变,建立了弹性接触条件。这一阶段磨损趋于稳定、缓慢,AB线段的斜率就是磨损速度;B点对应的横坐标时间就是零件的耐磨寿命。

  (3)剧烈磨损阶段经过B点以后,由于摩擦条件发生较大的变化,如温度快速升高、金属组织发生变化、冲击增大、磨损速度急剧增加、机械效率下降、精度降低等,从而导致零件失效,机械设备无法正常运转。

  通常将机械零件的磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种类型。

  (1)、粘着磨损

  粘着磨损又称为粘附磨损,是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时,由于粘着作用,接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损。

  根据零件摩擦表面的破坏程度,粘着磨损可分为轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱和咬死等五类。

  1.粘着磨损机理

  擦副的表面即使是抛光得很好的光洁表面,但实际上也还是高低不平的。因此,两个金属零件表面的接触,实际上是微凸体之间的接触,实际接触面积很小,仅为理论接触面的1%~1‰。所以即使在载荷不大时,单位面积的接触应力也很大,如果当这一接触应力大到足以使微凸体发生塑性变形,并且接触处很干净,那么这两个零件的金属面将直接接触而产生粘着。当摩擦表面发生相对滑动时,粘着点在切应力作用下变形甚至断裂,造成接触表面的损伤破坏。这时,如果粘着点的粘着力足够大,并超过摩擦接触点两种材料之一的强度,则材料便会从该表面上被扯下,使材料从一个表面转移到另一个表面。通常这种材料的转移是由较软的表面转移到较硬的表面上。在载荷和相对运动作用下,两接触点间重复产生“粘着一剪断一再粘着”的循环过程,使摩擦表面温度显著升高,油膜破坏,严重时表层金属局部软化或熔化,接触点产生进一步粘着。

  在金属零件的摩擦中,粘着磨损是剧烈的,常常会导致摩擦副灾难性破坏,应加以避免。但是,在非金属零件或金属零件和聚合物件构成的摩擦副中,摩擦时聚合物会转移到金属表面上形成单分子层,凭借聚合物的润滑特性,可以提高耐磨性,此时粘着磨损则起到有益的作用。

  2.减少或消除粘着磨损的对策

  摩擦表面产生粘着是粘着磨损的前提,因此,减少或消除粘着磨损的对策就有两方面。

  (1)控制摩擦表面的状态摩擦表面的状态主要是指表面自然洁净程度和微观粗糙度。

  摩擦表面越洁净,越光滑,越可能发生表面的粘着。因此,应当尽可能使摩擦表面有吸附物质、氧化物层和润滑剂。例如,润滑油中加入油性添加剂,能有效地防止金属表面产生粘着磨损;而大气中的氧通常会在金属表面形成一层保护性氧化膜,能防止金属直接接触和发生粘着,有利于减少摩擦和磨损。

  (2)控制摩擦表面材料的成分和金相组织材料成分和金相组织相近的两种金属材料之间最容易发生粘着磨损。这是因为两个摩擦表面的材料形成固溶体的倾向强烈,因此,构成摩擦副的材料应当是形成固溶体倾向最小的两种材料,即应当选用不同材料成分和晶体结构的材料。此外,金属间化合物具有良好的抗粘着磨损性能,因此也可选用易于在摩擦表面形成金属问化合物的材料。如果这两个要求都不能满足,则通常在摩擦表面覆盖能有效抵抗粘着

  磨损的材料,如铅、锡、银等软金属或合金。

  (2)磨料磨损

  磨料磨损也称为磨粒磨损,它是当摩擦副的接触表面之间存在着硬质颗粒,或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多时,所产生的一种类似金属切削过程的磨损。它是机械磨损的一种,特征是在接触面上有明显的切削痕迹。在各类磨损中,磨料磨损约占50%.是十分常见且危害性最严重的一种磨损,其磨损速率和磨损强度都很大,致使机械设备的使用寿命大大降低,能源和材料大量消耗。

  根据摩擦表面所受的应力和冲击的不同,、磨料磨损的形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。

  1.磨料磨损机理

  磨料磨损的机理属于磨料颗粒的机械作用,磨料的来源有外界砂尘、切屑侵人、流体带人、表面磨损产物、材料组织的表面硬点及夹杂物等。

  目前,关于磨料磨损机理有四种假说:

  (1)微量切削认为磨料磨损主要是由于磨料颗粒沿摩擦表面进行微量切削而引起的,微量切屑大多数呈螺旋状、弯曲状或环状,与金属切削加工的切屑形状类似。

  (2)压痕破坏认为塑性较大的材料,因磨料在载荷的作用下压人材料表面而产生压痕,并从表层上挤出剥落物。

  (3)疲劳破坏认为磨料磨损是磨料使金属表面层受交变应力而变形,使材料表面疲劳破坏,并呈小颗粒状态从表层脱落下来。

  (4)断裂认为磨料压入和擦划金属表面时,压痕处的金属要产生变形,磨料压人深度达到临界值时,伴随压人而产生的拉伸应力足以产生裂纹。在擦划过程中,产生的裂纹有两种主要类型:一种是垂直于表面的中间裂纹;另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。当横向裂纹相交或扩展到表面时,便发生材料呈微粒状脱落形成磨屑的现象。

  2.减少或消除磨料磨损的对策

  磨料磨损是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的,因而,减少或消除磨料磨损的对策也有两方面。

  (1)磨料方面磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小(粒度)有密切的关系。磨料的硬度相对于摩擦表面材料硬度越大,磨损越严重;呈棱角状的磨料比圆滑状的磨料的挤切能力强,磨损率高。实践与实验表明,在一定粒度范围内,摩擦表面的磨损量随磨粒尺寸的增大而按比例较快地增加,但当磨料粒度达到一定尺寸(称为临界尺寸)后,磨损量基本保持不变。这是因为磨料本身的缺陷和裂纹随着磨料尺寸增大而增多,导致磨料的强度降低,易于断裂破碎。

  (2)摩擦表面材料方面  摩擦表面材料的显微组织、力学性能(如硬度、断裂韧度、弹性模量等)与磨料磨损有很大关系。在一定范围内,硬度越高,材料越耐磨,因为硬度反映了被磨损表面抵抗磨料压力的能力。断裂韧度反映材料对裂纹的产生和扩散的敏感性,对材料的磨损特性也有重要的影响。因此必须综合考虑硬度和断裂韧度的取值,只有两者配合合理时,材料的耐磨性才最佳。弹性模量的大小,反映被磨材料是否能以弹性变形的方式去适应磨料、允许磨料通过,而不发生塑性变形或切削作用,避免或减少表面材料的磨损。