材料磨損與耐磨材料磨粒磨損PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料材料(cilio)磨損與耐磨材料磨損與耐磨材料(cilio)磨粒磨粒磨損磨損第一頁，共49頁。2第1頁/共49頁第二頁，共49頁。3第2頁/共49頁第三頁，共49頁。4第3頁/共49頁第四頁，共49頁。 硬顆?；蛲钩鑫镆话阌差w?；蛲钩鑫镆话?ybn)為：非金屬材料，如石英砂、為：非金屬材料，如石英砂、礦石等，也可能是金屬，如落入齒輪間的金屬屑等。礦石等，也可能是金屬，如落入齒輪間的金屬屑等。 磨粒磨損幾乎沒有一種是單一磨損機(jī)理引起的，經(jīng)常是磨粒磨損幾乎沒有一種是單一磨損機(jī)理引起的，經(jīng)常是多種磨損機(jī)制綜合作用的結(jié)果，而且隨著磨損條件的變多種磨損機(jī)制綜合作用的結(jié)果，而且隨著磨損條件的變

2、化，可能從一種機(jī)制轉(zhuǎn)化為另一種機(jī)制?；赡軓囊环N機(jī)制轉(zhuǎn)化為另一種機(jī)制。第4頁/共49頁第五頁，共49頁。6第5頁/共49頁第六頁，共49頁。7第6頁/共49頁第七頁，共49頁。8第7頁/共49頁第八頁，共49頁。9 低應(yīng)力磨粒磨損低應(yīng)力磨粒磨損磨粒與材料表面間的作用力小于磨粒本身壓潰強(qiáng)度時(shí)的力。磨粒與材料表面間的作用力小于磨粒本身壓潰強(qiáng)度時(shí)的力。磨損結(jié)果是在材料表面只發(fā)生磨損結(jié)果是在材料表面只發(fā)生(fshng)(fshng)微小的劃痕（擦傷），既不使微小的劃痕（擦傷），既不使磨粒破碎又能使材料不斷流失的磨損方式，宏觀可見磨損表面比較光磨粒破碎又能使材料不斷流失的磨損方式，宏觀可見磨損表面比較

3、光亮，高倍觀察可見微細(xì)的磨溝或微坑一類磨損。典型零件如農(nóng)機(jī)具的亮，高倍觀察可見微細(xì)的磨溝或微坑一類磨損。典型零件如農(nóng)機(jī)具的磨損、運(yùn)輸過程的溜槽、漏斗、料車等。磨損、運(yùn)輸過程的溜槽、漏斗、料車等。第8頁/共49頁第九頁，共49頁。10 當(dāng)磨粒與材料之間接觸壓應(yīng)力大于磨粒的壓潰強(qiáng)度(qingd)時(shí)，韌性材料產(chǎn)生塑性變形或疲勞，脆性材料則發(fā)生碎裂或剝落。 磨損的磨粒在壓碎前，幾乎沒有滾動(dòng)和切削，對被磨表面的主要作用由接觸處集中壓應(yīng)力造成。第9頁/共49頁第十頁，共49頁。11 對塑性材料，就像打硬度一樣，磨粒使材料表對塑性材料，就像打硬度一樣，磨粒使材料表面面(biomin)發(fā)生塑性變形，許許多多發(fā)

4、生塑性變形，許許多多“壓頭壓頭”對材對材料表面料表面(biomin)作用，使之發(fā)生不定向流動(dòng)，最作用，使之發(fā)生不定向流動(dòng)，最后由疲勞而破壞。對于脆硬材料，幾乎不發(fā)生塑性后由疲勞而破壞。對于脆硬材料，幾乎不發(fā)生塑性流動(dòng)，磨損主要是脆性破裂的結(jié)果。典型零件是滾流動(dòng)，磨損主要是脆性破裂的結(jié)果。典型零件是滾式破碎機(jī)中的輥輪等（見右圖）。式破碎機(jī)中的輥輪等（見右圖）。第10頁/共49頁第十一頁，共49頁。12第11頁/共49頁第十二頁，共49頁。13請根據(jù)宏觀圖片辨別磨粒磨損請根據(jù)宏觀圖片辨別磨粒磨損(m sn)的種類，并說明理由：的種類，并說明理由：123456第12頁/共49頁第十三頁，共49頁。1

5、4（2）根據(jù)使用條件，還有如下分類）根據(jù)使用條件，還有如下分類(fn li)： 沖擊磨粒磨損：磨粒（通常是塊狀）垂直或以一定的傾角沖擊磨粒磨損：磨粒（通常是塊狀）垂直或以一定的傾角落在材料表面上。其情況與沖蝕磨損相似，但局部應(yīng)力要高得落在材料表面上。其情況與沖蝕磨損相似，但局部應(yīng)力要高得多。多。 沖蝕磨粒磨損：材料同含有固體顆粒的液體作相對運(yùn)動(dòng)，沖蝕磨粒磨損：材料同含有固體顆粒的液體作相對運(yùn)動(dòng)，在表面造成的損耗。在表面造成的損耗。 氣蝕氣蝕-沖蝕磨粒磨損：固體同液體作相對運(yùn)動(dòng)，在氣泡破裂沖蝕磨粒磨損：固體同液體作相對運(yùn)動(dòng)，在氣泡破裂區(qū)產(chǎn)生高壓或高溫而引起的磨損，并伴有流體與磨粒的沖蝕作區(qū)產(chǎn)生高

6、壓或高溫而引起的磨損，并伴有流體與磨粒的沖蝕作用。用。 腐蝕磨粒磨損：同環(huán)境條件發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，而磨腐蝕磨粒磨損：同環(huán)境條件發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，而磨損是材料損失的主要原因。損是材料損失的主要原因。第13頁/共49頁第十四頁，共49頁。15請根據(jù)宏觀圖片，結(jié)合工況，辨別磨粒磨損的種類請根據(jù)宏觀圖片，結(jié)合工況，辨別磨粒磨損的種類(zhngli)，并說明理由：，并說明理由：葉輪葉輪(yln)密封環(huán)密封環(huán)第14頁/共49頁第十五頁，共49頁。16（3）根據(jù)）根據(jù)(gnj)接觸條件接觸條件兩體磨粒磨損：顆粒直接作用于材料表面兩體磨粒磨損：顆粒直接作用于材料表面三體磨粒磨損：顆粒處于兩個(gè)被磨材料表

7、面間。三體磨粒磨損：顆粒處于兩個(gè)被磨材料表面間。第15頁/共49頁第十六頁，共49頁。17（5）根據(jù)）根據(jù)(gnj)相對硬度相對硬度 軟磨粒磨粒磨損：軟磨粒磨粒磨損：Hm/Ha0.8 硬磨粒磨粒磨損：硬磨粒磨粒磨損： Hm/Ha0.8 a：磨粒：磨粒 m: 材料材料（6）根據(jù)）根據(jù)(gnj)表面損傷形貌表面損傷形貌 擦傷型磨粒磨損擦傷型磨粒磨損 刮傷型磨粒磨損刮傷型磨粒磨損 研磨型磨粒磨損研磨型磨粒磨損 鑿削型磨粒磨損鑿削型磨粒磨損 犁皺型磨粒磨損犁皺型磨粒磨損 微觀裂紋型磨粒磨損微觀裂紋型磨粒磨損（7）根據(jù)）根據(jù)(gnj)磨損機(jī)理磨損機(jī)理 塑性變形磨粒磨損塑性變形磨粒磨損 斷裂磨粒磨損斷裂磨

8、粒磨損第16頁/共49頁第十七頁，共49頁。18第17頁/共49頁第十八頁，共49頁。19LxrLxr221VV：磨損：磨損(m sn)體積體積r： 磨粒圓錐磨粒圓錐 體半徑體半徑x ：磨粒壓入：磨粒壓入 材料內(nèi)深材料內(nèi)深度度l(L)：滑動(dòng)距：滑動(dòng)距離離第18頁/共49頁第十九頁，共49頁。20 xrtg2/rP H 磨粒圓錐體夾角磨粒圓錐體夾角(ji jio) P法向載荷；法向載荷； H金屬材料的硬度；金屬材料的硬度；22,/ssPrrP 設(shè)屈服極限與硬度相等，則設(shè)屈服極限與硬度相等，則第19頁/共49頁第二十頁，共49頁。21xrtgLxrLxr221V22/V Lrxr tgr tgtg

9、 PH VPtgLH令/abrKtg 2/rP H第20頁/共49頁第二十一頁，共49頁。22abrKPVLHabrPLVKH則：則：第21頁/共49頁第二十二頁，共49頁。23p 不是單個(gè)、而是多個(gè)磨粒共同作用不是單個(gè)、而是多個(gè)磨粒共同作用p 材料發(fā)生塑性變形材料發(fā)生塑性變形p 磨損過程中常常會(huì)伴隨有沖擊的作用。磨損過程中常常會(huì)伴隨有沖擊的作用。p 磨損環(huán)境的影響（溫度、濕度磨損環(huán)境的影響（溫度、濕度(shd)、腐蝕介、腐蝕介質(zhì)等）質(zhì)等）局限性：（實(shí)際局限性：（實(shí)際(shj)情況是：）情況是：）第22頁/共49頁第二十三頁，共49頁。24磨粒磨損磨粒磨損(m sn)基本模型與原理基本模型與原

10、理第23頁/共49頁第二十四頁，共49頁。25第24頁/共49頁第二十五頁，共49頁。26微觀微觀(wigun)(wigun)切切削削第25頁/共49頁第二十六頁，共49頁。27第26頁/共49頁第二十七頁，共49頁。l 微觀切削磨損是常見的一種磨損，特別是在固定磨粒磨損和鑿削式磨損中，它是材料表面磨損的主要(zhyo)機(jī)理。是否經(jīng)常是否經(jīng)常(jngchng)發(fā)生呢？發(fā)生呢？第27頁/共49頁第二十八頁，共49頁。29l 在某些條件下，切削磨損占整個(gè)磨損的比例很大，但通常磨粒和表面接觸時(shí)發(fā)生切削磨損的概率不大。l 其原因是：磨粒形狀較圓鈍；在犁溝過程中磨粒的棱角不是棱邊對著運(yùn)動(dòng)方向；磨粒和被磨

11、材料表面之間的夾角(ji jio)(迎角)太?。槐砻娌牧纤苄院芨?。第28頁/共49頁第二十九頁，共49頁。30是否有一種其他的磨損(m sn)機(jī)制？第29頁/共49頁第三十頁，共49頁。31不產(chǎn)生切屑，則稱為犁皺。犁不產(chǎn)生切屑，則稱為犁皺。犁溝或犁皺后堆積在兩側(cè)和前緣溝或犁皺后堆積在兩側(cè)和前緣的材料以及溝槽中的材料，在的材料以及溝槽中的材料，在受到隨后的磨粒作用時(shí)，可能受到隨后的磨粒作用時(shí)，可能把已堆積的材料壓平，也可能把已堆積的材料壓平，也可能使已變形的溝底材料再一次犁使已變形的溝底材料再一次犁皺變形，如此反復(fù)塑變，導(dǎo)致皺變形，如此反復(fù)塑變，導(dǎo)致(dozh)材料產(chǎn)生加工硬化或材料產(chǎn)生加工硬化

12、或其他強(qiáng)化作用最終剝落而成為其他強(qiáng)化作用最終剝落而成為磨屑。磨屑。第30頁/共49頁第三十一頁，共49頁。32XYXY200300400500600700-12-10-8-6-4-202468YDepth(m)Width(m)X100200300400500600-8-6-4-202468YDepth(m)Width(m)X犁皺犁皺第31頁/共49頁第三十二頁，共49頁。33第32頁/共49頁第三十三頁，共49頁。34多次塑變磨損機(jī)理是否多次塑變磨損機(jī)理是否(sh fu)(sh fu)適合所有材料呢？適合所有材料呢？在大量的觀察發(fā)現(xiàn)，一些脆性材料不適合塑性變形磨損機(jī)理(j l)的解釋。第三類磨

13、損(m sn)機(jī)制第33頁/共49頁第三十四頁，共49頁。35微觀微觀(wigun)(wigun)犁溝犁溝 第三，微觀斷裂磨損第三，微觀斷裂磨損(m sn)機(jī)理機(jī)理 磨損磨損(m sn)時(shí)由時(shí)由于磨粒壓入被磨材料表面，于磨粒壓入被磨材料表面，大多數(shù)材料都會(huì)發(fā)生塑性大多數(shù)材料都會(huì)發(fā)生塑性變形。但有些材料尤其是變形。但有些材料尤其是脆性材料，可能是斷裂機(jī)脆性材料，可能是斷裂機(jī)理占主要地位。當(dāng)斷裂發(fā)理占主要地位。當(dāng)斷裂發(fā)生時(shí)，壓痕周圍的材料被生時(shí)，壓痕周圍的材料被磨損磨損(m sn)剝落，因此剝落，因此磨損磨損(m sn)比塑性材料比塑性材料大。大。 脆性材料的壓痕斷脆性材料的壓痕斷裂，其外部條件決

14、定于載裂，其外部條件決定于載荷大小、磨粒的形狀和尺荷大小、磨粒的形狀和尺寸以及周圍環(huán)境等，其內(nèi)寸以及周圍環(huán)境等，其內(nèi)部條件主要決定于材料的部條件主要決定于材料的硬度和斷裂韌性等。硬度和斷裂韌性等。第34頁/共49頁第三十五頁，共49頁。36第35頁/共49頁第三十六頁，共49頁。37微觀微觀(wigun)(wigun)斷裂斷裂第36頁/共49頁第三十七頁，共49頁。38第37頁/共49頁第三十八頁，共49頁。39第38頁/共49頁第三十九頁，共49頁。40第39頁/共49頁第四十頁，共49頁。41第40頁/共49頁第四十一頁，共49頁。42第41頁/共49頁第四十二頁，共49頁。43KHm-6

15、n第二，過渡磨損區(qū)：在第二，過渡磨損區(qū)：在0.8HaHm1.25Ha的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，系數(shù)系數(shù)KHm-2.5n第三，高磨損區(qū)：在第三，高磨損區(qū)：在Hm0.8Ha的范圍內(nèi)，系數(shù)的范圍內(nèi)，系數(shù)K基本保持恒定基本保持恒定(hngdng)。不。不難看出：磨粒磨損不僅決定于難看出：磨粒磨損不僅決定于材料的硬度材料的硬度Hm，而且更主要，而且更主要的是決定于材料硬度的是決定于材料硬度Hm和磨和磨粒的硬度粒的硬度Ha比值。當(dāng)比值。當(dāng)Hm/Ha比值超過一定值后，磨損量會(huì)比值超過一定值后，磨損量會(huì)迅速降低。迅速降低。第42頁/共49頁第四十三頁，共49頁。44不同材料磨粒尺寸不同材料磨粒尺寸(ch cun) 對磨損率的影響對磨損率的影響臨界尺寸臨界尺寸第43頁/共49頁第四十四頁，共49頁。45相對磨損率磨粒形狀類型1018碳素退火鋼1045碳素正火鋼3.5C-3.5Ni-2.5Cr硬鑄鐵3