七章摩擦磨損分析課件

1、第七章磨損與接觸疲勞第七章磨損與接觸疲勞1前言機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，相互接觸零件間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，而磨損正是由于摩擦產(chǎn)生的結(jié)果1前言機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，相互接觸零件間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題工程中的摩擦問(wèn)題根據(jù)接觸物體之間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)根據(jù)接觸物體之間的潤(rùn)滑情況： 動(dòng)摩擦靜摩擦摩擦 干摩擦濕摩擦摩擦根據(jù)接觸物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式:滾動(dòng)摩滑動(dòng)摩擦摩擦根據(jù)接觸物體之間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)根據(jù)接觸物體之間的潤(rùn)滑情況：摩擦的微觀機(jī)理摩擦的微觀機(jī)理摩擦的微觀機(jī)理摩擦的微觀機(jī)理2

2、摩擦及磨損的概念摩擦 兩個(gè)相互接觸的物體或物體與介質(zhì)之間在外力作用下，發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或者具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面上所產(chǎn)生的阻礙作用稱為摩擦。2 摩擦及磨損的概念摩擦阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力-摩擦力。摩擦力的方向總是沿著接觸面的切線方向，跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力-摩擦力。摩擦力(F)與施加在摩擦面上的法向壓力(P)之比稱為摩擦系數(shù)，以表示，即=F/P。摩擦力(F)與施加在摩擦面上的法向壓力(P)之比稱為摩擦系數(shù)按照兩接觸面運(yùn)動(dòng)方式的不同，可以將摩擦分為：滑動(dòng)摩擦：指的是一個(gè)物體在另一個(gè)物體上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦。滾動(dòng)摩擦：指的是物體在力矩作用下，沿接觸表面滾

3、動(dòng)時(shí)的摩擦。按照兩接觸面運(yùn)動(dòng)方式的不同，可以將摩擦分為：干摩擦固體對(duì)固體的摩擦；滑動(dòng)摩擦干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFNFs干摩擦固體對(duì)固體的摩擦；滑動(dòng)摩擦干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFN干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFsFNFsFPO45FmaxFd運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)臨界狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)： F = FsF max；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：F = Fd臨界狀態(tài)：靜摩擦系數(shù)動(dòng)摩擦系數(shù)摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)（或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反干摩擦?xí)r的摩擦力FPWFsFNFsFPO45FmaxFd運(yùn)磨損，造成表層材料的損耗，零件尺寸變化，直接影響零件使用壽命磨損，造成表層材料的損耗，零件尺寸變化，直接影響零件使用壽命機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過(guò)程一般可分為

4、三個(gè)階段：跑合（磨合）階段穩(wěn)定磨損階段劇烈磨損階段機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過(guò)程一般可分為三個(gè)階段：3磨損及磨損的類型按環(huán)境和介質(zhì)可分為： 流體磨損； 濕磨損； 干 磨損3磨損及磨損的類型按環(huán)境和介質(zhì)可分為：按表面接觸性質(zhì)可分為： 金屬-流體磨損； 金屬-金屬磨損； 金屬-磨料磨損按表面接觸性質(zhì)可分為：常用（磨損失效機(jī)制）分類，六類：粘著磨損； 磨料磨損； 腐蝕磨損 微動(dòng)磨損； 沖蝕磨損 表面疲勞磨損(接觸疲勞)常用（磨損失效機(jī)制）分類，六類：四磨損機(jī)制及影響因素1 粘著磨損又稱擦傷，咬合磨損。由于零件表面某些接觸點(diǎn)在高的局部壓力下發(fā)生粘合，在相互滑動(dòng)時(shí)，粘著點(diǎn)又被剪切分開(kāi)，接觸面上有金屬磨屑被拉拽出

5、來(lái)，這種過(guò)程反復(fù)進(jìn)行很多次，便導(dǎo)致了表面的損傷四磨損機(jī)制及影響因素1 粘著磨損2.磨料磨損指硬的磨粒或凸出物對(duì)零件表面的摩擦過(guò)程中，使材料表面發(fā)生磨耗的現(xiàn)象。磨?；蛲钩鑫?石英，砂土，礦石等非金屬磨料，也包括零件本身磨損產(chǎn)物隨潤(rùn)滑油進(jìn)入摩擦面而形成的磨粒。2.磨料磨損 3. 腐蝕磨損摩擦面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，形成的腐蝕產(chǎn)物并在摩擦過(guò)程中被剝離出來(lái)而造成的磨損。實(shí)際上，可以認(rèn)為，它是同時(shí)發(fā)生了兩個(gè)過(guò)程：腐蝕和機(jī)械磨損。 3. 腐蝕磨損4. 微動(dòng)磨損兩接觸表面間小幅度的相對(duì)切向運(yùn)動(dòng)稱為微動(dòng)（Fretting）。在壓緊的表面之間由于微動(dòng)而發(fā)生的磨損稱為微動(dòng)磨損。P1514. 微動(dòng)磨損在一

6、些機(jī)器的緊配合處，它們之間雖然沒(méi)有明顯的相對(duì)位移，但在外加循環(huán)載荷和振動(dòng)的作用下，在配合面的某些局部地區(qū)將會(huì)發(fā)生微小的滑動(dòng)在一些機(jī)器的緊配合處，它們之間雖然沒(méi)有明顯的相對(duì)位移，但在外5 沖蝕磨損： 流體或固體顆粒以一定的速率和角度對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊所造成的磨損D 1000 m，v 550m/s,其余稱外來(lái)?yè)p傷5 沖蝕磨損：6.接觸疲勞也稱表面疲勞磨損，是指滾動(dòng)軸承、齒輪等類零件，在表面接觸壓應(yīng)力長(zhǎng)期反復(fù)作用下所引起的一種表面疲勞現(xiàn)象。6.接觸疲勞接觸應(yīng)力概念 兩物體相互接觸，表面上產(chǎn)生局部壓力-接觸應(yīng)力一般出現(xiàn)如下兩種情況：接觸應(yīng)力概念 兩物體相互接觸，表面上產(chǎn)生局部壓力-接觸應(yīng) (1)兩接觸

7、物體在加載前為線接觸(如圓柱與圓柱、圓柱與平面接觸) (2)兩接觸物體在加載前為點(diǎn)接觸(如滾珠軸承) (1)兩接觸物體在加載前為線接觸(如圓柱與圓柱、圓柱與平接觸疲勞類型和損傷過(guò)程接觸疲勞破壞分為三種主要類型 ： 點(diǎn)蝕、 淺層剝落、 深層剝落接觸疲勞類型和損傷過(guò)程接觸疲勞破壞分為三種主要類型 ： (1)點(diǎn)蝕 ：深度在0.1-0.2mm以下的小塊剝落。裂紋一般起源于表面。剝落坑呈針狀或痘狀。 (1)點(diǎn)蝕 ：深度在0.1-0.2mm以下的小塊剝落。（2)淺層剝落： 其剝落深度一般為0.2-0.4 mm(3)深層剝落 ：剝落坑較深(0.4mm)、塊大。一般發(fā)生在表面強(qiáng)化的材料中，如滲碳鋼中。（2)淺

8、層剝落： 其剝落深度一般為0.2-0.4 mm影響接觸疲勞抗力的因素(1)材料的冶金質(zhì)量 夾雜大、分布不均，危害大影響接觸疲勞抗力的因素(1)材料的冶金質(zhì)量馬氏體含碳量 ：0.5%C、隱針（晶）M未溶碳化物的影響 ：細(xì)小(2) 熱處理和組織狀態(tài)馬氏體含碳量 ：0.5%C、隱針（晶）M(2) 熱處理和組硬度 ： HRC58-64，硬度接近， 或者，滾動(dòng)元件高出滾道10%，最好硬度 ：在一定表層深度范圍內(nèi)存在壓應(yīng)力，可提高殘余A含量在一定表層深度范圍內(nèi)存在壓應(yīng)力，可提高磨損類型并非固定不變，在不同的外部條件和材料具有不同特性情況下，損傷機(jī)制會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，由一種損傷機(jī)制變成另一種損傷機(jī)制。磨損類型并非

9、固定不變，五耐磨性評(píng)價(jià) 表示磨損量的方法，可用摩擦表面法向尺寸減少量來(lái)表，稱為線磨損量、體積磨損量也可用體積和重量法來(lái)表示，稱為重量磨損量五耐磨性評(píng)價(jià) 表示磨損量的方法，由于磨損量是摩擦行程或時(shí)間的函數(shù)，也用耐磨強(qiáng)度或耐磨率表示其磨損特性，前者-單位行程磨損量，單位為m/m或mg/m;后者-單位時(shí)間的磨損量,單位為m/hr或mg/hr由于磨損量是摩擦行程或時(shí)間的函數(shù)，還經(jīng)常用磨損量的倒數(shù)和相對(duì)耐磨性（）表材料的耐磨性。=被測(cè)試樣磨損量/標(biāo)準(zhǔn)試樣磨損量還經(jīng)常用磨損量的倒數(shù)和相對(duì)耐磨性（）表材料的耐磨性。=1) MMG-10型高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。2)洛氏硬度計(jì)1臺(tái)。3)分析天平(感量為110000)1臺(tái)4)裝夾工具。 六磨損試驗(yàn)方法1) M