金属的磨损及接触疲劳VIP免费

第十一章金属的磨损与接触疲劳磨损过程大致如右图所示：▲跑合阶段----该阶段随着表面被磨平，实际接触面积不断增大，表层应变硬化，磨损速率不断减小。▲稳定磨损阶段----零件在平稳而缓慢的速度下磨损。▲剧烈磨损阶段----在经过稳定磨损阶段后，零件表面遭到破坏，运动副间隙增大,机件表面质量恶化,润滑膜被破坏,引起剧烈振动，磨损重新加剧，零件即将进入报废阶段。设计机器时，要求缩短磨合期、延长稳定期、推迟剧烈磨损期的到来。磨损曲线跑合阶段磨损量时间剧烈磨损阶段稳定磨损阶段机器的寿命磨损量与时间的关系图11.2.4磨损过程AL-Sn合金轴瓦的粘着磨损（1）粘着磨损表面特征：机件表面有大小不等的结疤并且多发生在摩擦副相对滑动速度小，接触面氧化膜脆弱，润滑条件差，以及接触应力大的滑动摩擦条件下。潘存云教授研制Sn基合金与钢的粘着磨损（2）粘着磨损的剪断形式：1.分离面发生在强度较弱的材料上;2.分离面为接触面（3）估算粘着磨损量的方法11.3.2磨料磨损磨料磨损是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。这种磨粒或凸出物一般指石英，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。潘存云教授研制磨料磨损事例图11.3.4微动磨损两接触表面间小幅度的相对切向运动称为微动磨损。在压紧的表面之间由于微动而发生的磨损称为微动磨损。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。微幅运动可理解为不足以使磨粒脱离摩擦副的相对运动。应用实例：轴与孔的过盈配合面、滚动轴承套圈的配合面、旋合螺纹的工作面、铆钉的工作面等。研究认为，微动磨损是粘着、磨料、腐蚀和表面疲劳的复合磨损过程。一般认为，它可能出现三个过程：①两接触面微凸体因微动出现塑性变形，粘着，随后发生的切向位移使粘着点脱落：②脱落的颗粒具有较大的活性，很快与大气中的氧起反应生成氧化物；对于钢件．其颜色为红褐色；而对于铝或镁合金则为黑色。由于两摩擦面不脱离接触，在随后的相对位移中，发生脱落的颗粒将起磨料作用。如有高湿度的环境，还会发生腐蚀，加剧了表面剥落；③接触区产生疲劳。11.3.5接触疲劳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。轴瓦磨损齿面接触疲劳（1）接触应力概念两物体相互接触时，在表面上产生的局部压力叫做接触应力，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）．其接触应力大小与分布和线接触相似。经推导得：如同线接触一样，其最大切应力，也在次表面处。①点蚀通常把深度在0.1-0.2mm以下的小块剥落叫做点蚀。裂纹一般起源于表面。剥落坑呈针状或痘状。接触疲劳破坏分为点蚀、浅层剥落、深层剥落三种主要类型。（2）接触疲劳类型和损伤过程③深层剥落这类剥落坑较深(＞0.4mm)、块大。一般发生在表面强化的材料中，如渗碳钢中。（3）提高接触疲劳抗力的措施1)采用真空电弧冶炼和电渣重熔等工艺提供优质纯净的材料；2)对轴承钢接触疲劳性能的研究表明，末溶碳化物状态相同的条件下，马氏体含碳量在0.4％~0.5％左右时，接触疲劳抗力、寿命最高．3)在基体为马氏体的组织中，减小碳化物粒度并使之呈球状均匀分布，使基体中马氏体、残余奥氏体和末溶碳化物量之间有最佳匹配，可最大限度地提高接触疲劳抗力。4)材料表面硬度可部分地反映材料抗塑变能力及剪切强度的高低，因此对材料表面硬度应有最佳要求，同时还要考虑心部硬度和足够的硬化层深度，使表层材料硬度变化不要太陡。渗碳齿轮心部硬度一般在HRC38~45为宜。两摩擦副间硬度匹配为1.4~1.7较好。小齿轮硬度应高于大齿轮。5)合理选择表面硬化工艺，在一定深度范围内保存残余压应力，于提高接触疲劳抗力极有利。6)改善接触配对副的表面状态，减少冷热加工缺陷，降低表面租糙度，降低摩擦系数，也是很有效的措施。