磨損失效分析

磨損失效分析

粘著磨損

當(dāng)-對(duì)磨擦副的兩個(gè)磨擦表面的顯微凸起端部相互接觸時(shí)，即使法向負(fù)載很小，但因?yàn)橥蛊鸲瞬繉?shí)際接觸的面積很小，所以接觸應(yīng)力很大。如果接觸應(yīng)力大到足以使凸起端部的材料發(fā)生塑性變形而且接觸表面非常干凈，彼此又具有很好的適應(yīng)性，那么在磨擦界面上很可能形粘著點(diǎn)。當(dāng)磨擦面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，粘著占在剪應(yīng)力作用下變形以致斷裂，使材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面。通常，金屬的這種遷移是由較軟的磨擦面遷移到較硬的磨擦面上。根據(jù)磨損試驗(yàn)后對(duì)磨擦面進(jìn)行金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，遷移的金屬往往呈顆粒狀粘附在表面叫。這是反復(fù)的滑動(dòng)磨擦，使粘著點(diǎn)擴(kuò)大并在剪應(yīng)力作用下在粘著點(diǎn)后根部開裂，進(jìn)而形成磨粒的結(jié)果。這就是粘著磨損。粘著磨損過程十分復(fù)雜，以上所述只是對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象作了簡單的描述。

磨粒磨損

在磨擦系統(tǒng)中，經(jīng)常見到另一種磨損形式是磨粒磨損。磨粒磨損的現(xiàn)象很多，歸納起來，主要有以下兩種形式。

第一種工是在工業(yè)生產(chǎn)中常常遇到的，如切削和磨削加工。磨?？汕对诨w上，如磨粒嵌埋在樹脂中的砂輪用來磨削金屬表面。每個(gè)磨粒在被磨金屬表面切割出一條溝槽，將金屬從表面切除。通常，磨粒材料具有高的強(qiáng)度。當(dāng)磨粒和金屬表面是干摩擦?xí)r，從金屬表面被切削的顆粒呈直削片或卷曲狀削片;當(dāng)表面被有效潤滑時(shí)，磨粒被鈍化后，金屬表面主要發(fā)生變形而不是被切削。在一般的裝置中，這兩種過程都同時(shí)發(fā)生。粘著磨粒磨損中也起一定作用。當(dāng)磨粒和潔凈的金屬表面接觸時(shí)，使發(fā)生向磨粒表面的金屬遷移，這樣便減緩了磨粒磨損的進(jìn)程。

第二種形式是具有高強(qiáng)度的顆粒，如二氧化硅，氧化鋁和碳化硅，進(jìn)入兩個(gè)磨擦面之間，使兩個(gè)磨擦面都被切割成溝槽。用氧化鋁，氧化鎂拋光金屬表面就是這種類型的磨損。通常，在磨粒磨損過程中，磨粒愈來愈小。當(dāng)然，拋光是有益的磨損，但是有些磨粒磨損卻十分有害。如磨粒進(jìn)入嚙合的齒面，將使齒面磨損而失效。如磨粒進(jìn)入軸承磨擦面，將使軸承元件磨損而導(dǎo)致軸承失效。

 沖蝕磨損

沖蝕(Erosion)有咬蝕的含意。但一般是指由外部機(jī)械力作用下使用材料被破壞和磨去的現(xiàn)象。這里講的外部力，通常是由于固體向固體表面液體向固體表面或氣體向固體表面或氣體向固體表面不斷地進(jìn)行動(dòng)態(tài)撞擊而產(chǎn)生的。顆粒A以一定速度向材料B表面撞擊，B表面被磨去一些材料，在材料B表面留下一個(gè)凹坑。顆粒A可能具有不同的成份和以不同形式存在。

 疲勞磨損

當(dāng)兩種材料相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滾動(dòng)或滑動(dòng))時(shí)，接觸區(qū)受到循環(huán)應(yīng)力的反復(fù)作用，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過材料接觸疲勞強(qiáng)度，接觸表面或表面下某處形成疲勞裂紋，造成表面層局部脫落的現(xiàn)象稱為疲勞磨損。這種損傷經(jīng)歷兩個(gè)階段:材料表面或表層裂紋的萌生和裂紋的擴(kuò)展。目前，一般認(rèn)為疲勞裂紋的萌生是塑性變形的結(jié)果，但是這種塑性變形僅僅出現(xiàn)在亞微觀范圍內(nèi)。在滾動(dòng)元件中產(chǎn)生塑性變形主要是由一起材料表面或表層的不完整性”。在滾動(dòng)元件的表面，即使加工得非常光滑也存在著顯微凹凸，顯微凸起端部開始接觸承壓時(shí)，也只需要很小的負(fù)載就會(huì)產(chǎn)生塑性變性，這種變形對(duì)滾動(dòng)元件的運(yùn)行性能幾乎沒有什么影響，但是塑性變形功對(duì)引起表面疲勞是重要的。