零件的磨損

機器零件磨損的直接原因是摩擦。

一、摩擦的本質(zhì)和種類

摩擦是在兩摩擦表面間產(chǎn)生抵抗相對運動阻力的現(xiàn)象，這種阻力即摩擦力。摩擦的種類：外摩擦，內(nèi)摩擦，靜摩擦，滑動摩擦和滾動摩擦，干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦摩擦是有害的，主要表現(xiàn)在3個方面：一是消耗大量的能量，占機器總消耗功能的1/3以上;二是造成零件磨損，使零件的裝配關(guān)系發(fā)生變化;三是產(chǎn)生熱量，引起機械熱變形，

(一)滑動摩擦

(1)摩擦力的方向與物體運動的方向相反。

(2)摩擦力的大小與接觸面間的法向載荷成正比。

(3)滑動摩擦力的大小與接觸面積和滑動速度無關(guān)。

1.干摩擦不加任何潤滑劑的摩擦為干摩擦。干摩擦?xí)r產(chǎn)生摩擦阻力的原因有二：一是摩擦面的實際接觸區(qū)內(nèi)出現(xiàn)粘著，產(chǎn)生分子吸引力;二是兩接觸面上凹凸不平的谷峰之間，產(chǎn)生相互的機械嚙合或犁刨作用。實踐證明，最適宜的表面粗糙度為0.63-0.1。干摩擦屬于外摩擦，其摩擦因數(shù)大于0.1，摩擦阻力大，磨損嚴重，很難保證零件的正常使用壽命。

2.邊界摩擦

在兩摩擦表面間注入潤滑劑后，兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開。此時，摩擦

取決于邊界膜和表面吸附層的性質(zhì)，這種摩擦即是邊界摩擦邊界摩擦是一種普遍的摩擦現(xiàn)象，它的摩擦規(guī)律基本上與干摩擦相同，只是摩擦因數(shù)小些，在0.1以下。如普通滑動軸承、氣缸與活塞環(huán)之間的摩擦便屬于邊界摩擦。

3.液體摩擦

兩個滑動摩擦表面完全被充滿的液體潤滑劑隔開，摩擦不發(fā)生在兩摩擦表面上，而是發(fā)生在液體潤滑劑內(nèi)部，液體摩擦的摩擦阻力最小，摩擦因數(shù)一般小于0.01，零件表面磨損量極小，使用壽命長，但必須在滿足一定技術(shù)條件(合適的結(jié)構(gòu)，相匹配的載荷、速度、黏度等)下才能實現(xiàn)。

4.混合摩擦 當(dāng)摩擦表面處于干摩擦和邊界摩擦或流體摩擦和邊界摩擦的混合狀態(tài)時，稱為混合摩擦，

(二)滾動摩擦

當(dāng)物體在力矩的作用下，沿另一物體表面滾動時就產(chǎn)生滾動摩擦。

二、磨損的種類

由于摩擦致使機器零件工作表面材料不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。按照磨損的破壞機理分為粘著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損和腐蝕磨損等。

三、磨損機理及預(yù)防措施

(一)粘著磨損

粘著磨損又稱咬合磨損，它是在摩擦副相對運動時，接觸表面局部發(fā)生粘著，表面材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面的磨損。

將粘著磨損分為以下5類：(1)輕微磨損。(2)涂抹。(3)擦傷。(4)撕脫。(5)咬死。常把磨損較為嚴重的撕脫和咬死叫做膠合。撕脫是膠合的輕度表現(xiàn)形式，咬死是膠合的重度表現(xiàn)形式。

防止和減輕粘著磨損的危害措施：

(1)合理選擇摩擦副的材料。(2)采用油性好或含有極壓添加劑的潤滑劑;(3)限制摩擦表面的溫度;(4)對摩擦副零件表面進行處理; (5)控制摩擦副的工作載荷和滑動速度。

(二)磨粒磨損

由硬質(zhì)顆?；蚰Σ帘砻嫔系挠操|(zhì)突出物，在摩擦過程中引起摩擦表面劃傷以及表層材料脫落的現(xiàn)象稱為磨粒磨損，減輕磨粒磨損措施：(1)提高材料的硬度。(2)改善摩擦副表面特性，提高其耐磨性。(3)盡量減小摩擦表面的粗糙度，(4)加強防護和密封，(5)加強潤滑。

(三)表面疲勞磨損

受交變接觸應(yīng)力的摩擦副，在其表面或表面下一定深度處形成疲勞裂紋，從而形成點蝕或剝落的現(xiàn)象，稱為表面疲勞磨損。

為了提高摩擦副的表面疲勞壽命，首先要從選材上下工夫，應(yīng)盡量避免選擇含雜質(zhì)多的鋼材。其次，還應(yīng)注意：(1)合理選擇表面粗糙度。(2)合理選擇潤滑油黏度。(3)合理選擇表面硬度。

(四)腐蝕磨損

在摩擦副工作過程中，由于化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)作用而引起的材料剝落現(xiàn)象叫做腐

蝕磨損，常見的有氧化磨損、特殊介質(zhì)磨損和氣蝕磨損。

1.氧化磨損：氧化膜被不斷磨失，又反復(fù)形成的過程就是氧化磨損。氧化磨損是一種最廣泛的磨損形態(tài)，降低氧化磨損的有效途徑是采用發(fā)藍、磷化、蒸汽處理、滲硫以及有色金屬的氧化處理等，使基體金屬表層形成致密而非脆性的氧化膜。

2.特殊介質(zhì)磨損：特殊介質(zhì)磨損的磨損速度快，磨損痕跡深，危害大，如化工機械容易產(chǎn)生此類磨損。

3.氣蝕磨損：由于氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，使零件表面受到高溫和沖擊產(chǎn)生疲勞，逐漸脫落呈麻點狀，繼而擴展成為泡沫海綿狀的磨損稱為氣蝕磨損。

四、磨損規(guī)律

(一)正常磨損：機器在正常工作條件下，零部件所出現(xiàn)的磨損叫做正常磨損。一般可將零件磨損的變化過程分為3個階段，第l階段(∞段)為跑合磨損階段。第Ⅱ階段(06段)為穩(wěn)定磨損階段。第Ⅲ階段(6c段)為劇烈磨損階段。

(二)特殊磨損：(1)在跑合階段和穩(wěn)定磨損階段無明顯的磨損，當(dāng)表層達到疲勞極限后，就產(chǎn)生劇烈磨損。(2)跑合時磨損較快，但當(dāng)磨損轉(zhuǎn)入穩(wěn)定磨損階段后，在很長一段時間內(nèi)磨損甚微，無明顯的劇烈磨損。(3)某些機械的磨損，一開始就存在逐漸加速磨損的過程，如圖2—5c所示，其曲線斜率一直在增加，無明顯的跑合磨損及穩(wěn)定磨損特征，待斜率大于一定值后，即進入劇烈磨損階段。(4)事故磨損，是指機械零件在不正常工作條件下產(chǎn)生的過早磨損。

五、磨損極限的確定

無論何種原因造成的磨損，只要機械零部件達到磨損極限則可視為零件失效，就必須予以檢修。無法檢修時，就應(yīng)該報廢。零件的磨損極限點是穩(wěn)定磨損階段與劇烈磨損階段的交會點。