第七章摩擦磨损.

磨损，造成表层材料的损 耗，零件尺寸变化，直接 影响零件使用寿命
机件正常运行的磨损过程一般可分为三 个阶段： 跑合（磨合）阶段 稳定磨损阶段 剧烈磨损阶段
3磨损及磨损的类型㈠㈡㈢
㈠按环境和介质可分为：
流体磨损； 湿磨损； 干 磨损
㈡按表面接触性质可分为： 金属--流体磨损； 金属--金属磨损； 金属--磨料磨损
6.接触疲劳
也称表面疲劳磨损，是指滚动轴承、齿轮 等类零件，在表面接触压应力长期反复 作用下所引起的一种表面疲劳现象。
接触应力概念
两物体相互接触，表面上产生局部压力接触应力
一般出现如下两种情况：
(1)两接触物体在加载前为线接触(如圆 柱与圆柱、圆柱与平面接触)
(2)两接触物体在加载前为点接触 (如滚珠轴承)
静摩擦
摩擦
动摩擦
摩擦的微观机理
摩擦的微观机理
2 摩擦及磨损的概念
摩擦 两个相互接触的物体或物体与介质 之间在外力作用下，发生相对运动，或 者具有相对运动的趋势时，在接触表面 上所产生的阻碍作用称为摩擦。
阻碍相对运动的阻力-摩擦力。 摩擦力的方向总是沿着接触面的切 线方向，跟物体相对运动方向相反， 阻碍物体间的相对运动。
4. 微动磨损 两接触表面间小幅度的相对切向运动 称为微动（Fretting）。 在压紧的表面之间由于微动而发生的 磨损称为微动磨损。P151
在一些机器的紧配合处，它们之间虽然 没有明显的相对位移，但在外加循环 载荷和振动的作用下，在配合面的某 些局部地区将会发生微小的滑动

5 冲蚀磨损： 流体或固体颗粒以一定的速率和角 度对材料表面进行冲击所造成的磨损 D ≤ 1000 μm，v ≤550m/s,其余称外来损 伤
摩擦力(F)与施加在摩擦面上的法向 压力(P)之比称为摩擦系数，以μ表 示，即μ=F/P。
按照两接触面运动方式的不同，可以将
摩擦分为： ①滑动摩擦：指的是一个物体在另一个物体 上滑动时产生的摩擦。 ②滚动摩擦：指的是物体在力矩作用下，沿 接触表面滚动时的摩擦。
滑动摩擦
干摩擦—固体对固体的摩擦；
影响接触疲劳抗力的因素
(1)材Hale Waihona Puke Baidu的冶金质量 夹杂大、分布不均，危害大
(2) 热处理和组织状态
①马氏体含碳量 ：0.5%C、隐针
（晶）M
②未溶碳化物的影响 ：细小
③硬度 ： HRC58-64，硬度接近， 或者，滚动元件高出滚道10%，最好
④在一定表层深度范围内存在压应力， 可提高 ⑤残余A含量
磨损类型并非固定不变， 在不同的外部条件和材料具有不同特 性情况下，损伤机制会发生转化，由 一种损伤机制变成另一种损伤机制。
五耐磨性评价
表示磨损量的方法㈠㈡㈢， ㈠可用 ①摩擦表面法向尺寸减少量来表，称为线 磨损量、体积磨损量 也可用 ②体积和重量法来表示，称为重量磨损量
㈡由于磨损量是摩擦行程或时间的函数， 也用耐磨强度或耐磨率表示其磨损特性， 前者-单位行程磨损量，单位为μm/m或mg/m; 后者-单位时间的磨损量,单位为μm/hr或mg/hr
W 干 摩 擦 时 的 摩 擦 力
FP FN
Fs
W
干摩擦时的摩擦力
FP
FN
Fs Fs Fmax Fd
临界状态 静止状态
运动状态
静止状态：
F = FsF
max；
运动状态： F = Fd 临界状态：
O
45°
FP
Fd f d FN
FS Fmax fs FN
fs fd
静摩擦系数 动摩擦系数
摩擦力的方向与物体运动（或运动趋势）的方向相反
㈢常用（磨损失效机制）分类，六类： ①粘着磨损； ②磨料磨损； ③腐蚀磨损 ④微动磨损； ⑤冲蚀磨损 ⑥表面疲劳磨损(接触疲劳)
四磨损机制及影响因素
1 粘著磨损 又称擦伤，咬合磨损。 由于零件表面某些接触点在高的局部压力 下发生粘合，在相互滑动时，粘着点又 被剪切分开，接触面上有金属磨屑被拉 拽出来，这种过程反复进行很多次，便 导致了表面的损伤
2.磨料磨损
指硬的磨粒或凸出物对零件表面的摩 擦过程中，使材料表面发生磨耗的现 象。 磨粒或凸出物-石英，砂土，矿石等非 金属磨料，也包括零件本身磨损产物 随润滑油进入摩擦面而形成的磨粒。
3. 腐蚀磨损 摩擦面和周围介质发生化学或电 化学反应，形成的腐蚀产物并 在摩擦过程中被剥离出来而造 成的磨损。 实际上，可以认为，它是同时发 生了两个过程：腐蚀和机械磨 损。
接触疲劳类型和损伤过程
接触疲劳破坏分为三种主要类型 ： 点蚀、 浅层剥落、
深层剥落
(1)点蚀 ：深度在0.1-0.2mm以下的小块 剥落。裂纹一般起源于表面。剥落坑 呈针状或痘状。
（2)浅层剥落： 其剥落深度一般为0.20.4 mm (3)深层剥落 ：剥落坑较深(＞0.4mm)、块 大。一般发生在表面强化的材料中，如 渗碳钢中。
第七章磨损与接触疲劳
1前言
机器运转，相互接触零件间因相对运
动而产生摩擦， 而磨损正是由于摩擦产生的结果
工程中的摩擦问题
工程中的摩擦问题
工程中的摩擦问题
工程中的摩擦问题
工程中的摩擦问题
根据接触物体之间的相对运动的形式: 摩擦
滑动摩擦 滚动摩
根据接触物体之间的润滑情况：
干摩擦 湿摩擦
摩擦
根据接触物体之间是否发生相对运动
㈢还经常用磨损量的倒数和相对耐磨性 （ε）表材料的耐磨性。
ε
=被测试样磨损量/标 准试样磨损量
六磨损试验方法
1) MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机。 2)洛氏硬度计1台。 3)分析天平(感量为1／10000)1台 4)装夹工具。
测定在相同磨损时间(30min)，不同压力 下的△m-F关系曲线。 磨损试验条件 压力：50N、100N、200N、400N 时间：均为30min 转速：200r／min 介质，干摩擦