粘着磨损的含义
摩擦副相对运动时,由于固相焊合,接触表面的材料从一个表面移到另一个表面的现象,叫做粘着磨损。
粘着磨损的体积磨损量,与滑动距离和法向载荷成正比,与较软材料的屈服极限(或硬度)成反比,其规律可用下式表示:
式中:W——体积磨损量;
L——滑动距离;
P0——软材料的屈服压力;
HB——软材料的布氏硬度;
k,k’——磨损系数,与接触产生的概率、摩擦副的材料等因素有关。
从式2-20及表2-4可知,k值越大,体积磨损值Wv越大。摩擦副表面间有润滑剂时不论在空气中,还是在真空中,Wv均小;摩擦副表面无污染膜,并在空气中摩擦时Wv最大。
类别
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破坏现象
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损坏原因
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实例
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轻微磨损
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剪切破坏发生在粘合面上,表面转移的材料轻微。
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缸套-活塞环的正常磨损。
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涂抹
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剪切破坏发生在粘合面不远的较软金属浅层内,软金属涂抹在硬金属表面
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黏着结合强度大于较软金属的剪切强度
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重载涡轮副的蜗杆上常见
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擦伤
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剪切破坏主要发生在软金属的亚表层内,有时硬金属亚表面也有
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黏着结合强度比两基体金属都高,转移到硬面上的黏着物质又拉削软金属表面
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内燃机的铝活塞与缸体常见次现象
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撕脱
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剪切破坏主要发生在摩擦副一方或两方金属较深处
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黏着结合强度大于任一基体金属的剪切强度,剪切应力高于黏着结合强度
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主轴一轴承摩擦副的轴承表面
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咬死
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摩擦副之间咬死,不能相对运动
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黏着结合强度比任一基体金属的剪切强度都高,剪切应力低于黏着结合强度
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螺母拧紧过程中的现象
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粘着磨损的主要影响因素
材料特性
1. 脆性材料比塑性材料的抗粘着能力强。
2. 互溶性大的材料所组成的摩擦副,粘着倾向大;互溶性小的材料所组成的摩擦副则粘着倾向小。
3. 多相金属比单相金属粘着倾向小;金属中化合物相比单相固溶体粘着倾向小;金属与非金属材料(石墨、塑料等)组成的摩擦副比金属组成的摩擦副的粘着倾向小。
4. 元素周期表中B族元素与铁不相溶或能形成化合物,它们的粘着倾向小;而铁与A族元素组成的摩擦副粘着倾向大。
从上述可知,采用表面处理工艺,使摩擦副表面生成互溶性小、多相带有化合物组织或采用非金属涂层,避免同种金属相互摩擦,均可防止粘着磨损发生。
压力
粘着磨损量一般随压力增大到某一临界值后急剧增加,如图2-19所示。由试验可知,当负载超过材料硬度的1/3时,磨损量增加,严重时咬死。故设计中选择的许用压力必须低于材料硬度的1/3,否则将产生粘着磨损。
滑动速度