摩擦磨损原理1固体的表面特性共69页文档
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摩擦与磨损原理(复习资料)摩擦学定义:摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关的理论和实践的一门科学技术。
摩擦学又是一门涉及多学科的边缘学科,其涉及的主要学科为物理学、化学、机械工程、断裂力学、材料力学、流体力学等等。
摩擦学涉及领域广泛,主要的研究内容可以归纳为以下几个方面:1、摩擦;2、磨损;3、流体润滑理论;4、边界润滑;5、润滑剂与润滑技术;6、摩擦学测试技术。
摩擦学设计的任务就是利用摩擦学的现有知识,对一个特定对象通过合理的设计方法使其获得良好的摩擦学性能。
摩擦学设计过程中需要注意摩擦学的几个主要特性:(1)、摩擦学的系统性;(2)、摩擦学的时空性;(3)、摩擦学的多学科性。
固体表面的微观几何形状统称为表面形貌。
真实表面形貌,它由表面形状误差、波纹度和表面粗糙度组成。
1、表面形状误差:在制造机器零件的过程中,机床-工件-刀具系统的误差及弹性变形,导致表面形状误差,数值由最大偏差表示,一般用平面度、圆度和圆柱度等误差来表示。
2、波纹度是制造机器零件过程中,机床—工件-刀具系统的振动和机床传动件的缺陷周期性重复在机器零件已加工表面上的结果。
3、波纹度是制造机器零件过程中,机床—工件-刀具系统的振动和机床传动件的缺陷周期性重复在机器零件已加工表面上的结果。
表面形貌参数:微观不平度也称为微观不平度十点平均高度,是在取样长度L内,5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和称为R z。
在取样长度内,被测轮廓线上各点到中线距离的绝对值总和的算术平均值,称为轮廓算术平均偏差R a。
表面的物理吸附和化学吸附:物理吸附是非常快的可逆过程,吸附分子保持自己的特性,并可脱吸。
化学吸附比物理吸附具有更大的活化能,吸附过程是不可逆的,化学吸附膜比物理吸附稳定。
金属表面层是由若干层次组成的表面层:外表面层有物理吸附和化学吸附作用生长的吸附层及因氧化形成的氧化膜层。
塑性变形层称内层。
真实物体的表面不是理想光滑的表面,当两个表面相接触时,只是在表面的个别地方接触,这些离散的接触面积的总和构成实际接触面积。
摩擦磨损基本原理摩擦磨损是指两个接触的物体之间由于相对运动而产生的表面损伤现象。
摩擦磨损是一种普遍存在的现象,对于润滑技术、材料科学、机械工程等领域具有重要意义。
摩擦磨损的基本原理涉及到力学、热学、接触力学、表面科学等多个学科的知识。
摩擦磨损的基本过程可以概括为接触、破坏和脱落三个阶段。
在接触过程中,两个物体表面因为施加的外力而发生相互接触。
接触区域的应力和应变随着施加的力的增大而增加,而且还受到表面形貌、材料硬度等参数的影响。
随着外力增大,接触区域的变形加大,产生摩擦力,使得物体相对运动。
摩擦力对磨损的贡献主要通过两个方面:一是由于摩擦力的作用,使得接触区域的局部温度升高,导致材料处于高温和高应力状态,从而容易发生热疲劳、塑性变形和相变等现象。
这些过程都会导致表面产生裂纹、变形和疲劳剥落等磨损现象。
二是由于摩擦力的作用,使得接触区域的材料发生塑性流动和磨粒切削现象。
这些过程会导致材料的变形和脱落,从而造成表面的磨损。
在摩擦磨损的研究中,磨损机理的理论模型被广泛运用。
其中,最基本的模型是Archard模型,该模型认为磨损量与应力、相对滑动距离和材料的硬度等参数有关。
这个模型的关键假设是磨损过程中的材料脱落量与实际接触面积成正比。
基于此模型,许多研究进一步提出了考虑表面形貌、摩擦力、温度效应和润滑剂的改进模型。
另外,摩擦磨损也与材料的物理化学性质密切相关。
例如,摩擦磨损中的表面氧化和化学反应会使材料表面的性质发生变化,从而影响磨损机理。
一些研究表明,表面的硬度和化学反应等特性会影响摩擦磨损的发展。
此外,润滑剂也是影响摩擦磨损过程的重要因素。
润滑剂通过减少表面间的摩擦力和热量生成,降低了材料表面的磨损。
摩擦磨损的研究和控制对于提高机械零部件的寿命和可靠性具有重要意义。
通过优化材料硬度、润滑剂的选择和设计更好的表面形貌等手段,可以减少摩擦磨损的发生。
此外,对于特定工况下的摩擦磨损问题,还可以采用更先进的摩擦材料、表面处理技术和涂层技术等措施来提高材料的耐磨性能。