1 第七章 金属磨损和接触疲劳 机器运转时,相互接触的机器零件总要相互运动,产生滑动、滚动、滚动+滑动,都会产生摩擦,引起磨损。如:轴与轴承、活塞环与气缸、十字头与滑块、齿轮与齿轮之间经常因磨损和接触疲劳,造成尺寸变化,表层剥落,造成失效。 有摩擦必将产生磨损,磨损是摩擦的必然结果。 磨损是降低机器和工具效率、精确度甚至使其报废的重要原因,也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因。据不完全统计,摩擦磨损消耗能源的 1/3~1/2,大约 80%的机件失效是磨损引起的。汽车传动件的磨损和接触疲劳是汽车报废的最主要原因,所以,耐磨成了汽车档次的一个重要指标。 因此,研究磨损规律,提高机件耐磨性,对节约能源,减少材料消耗,延长机件寿命具有重要意义。 第一节 磨损概念 一、 摩擦与磨损现象 1、摩擦 两个相互接触的物体作相对运动或有相对运动趋势时,接触表面之间就会出现一种阻碍运动或运动趋势的力,这种现象成为摩擦。这种作用在物体上并与物体运动方向相反的阻力称为摩擦力。 最早根据干摩擦的试验,得到摩擦力F 正比于两物体之间的正压力(法线方向)N 的经典摩擦定律,即F=μN ,式中μ称为摩擦系数。后来发现这个定律只对低速度、低载荷的干摩擦情况是正确的,然而在许多场合下还是被广泛应用。 摩擦力来源于两个方面:①由于微观表面凸凹不平,实际接触面积极少(大致可在1/10000~1/10的范围内变化),这部分的接触应力很大,造成塑性变形而引起表面膜(润滑油膜和氧化膜等)的破裂,促使两种金属原子结合(冷焊);②由于微观表面凸凹不平,导致一部分阻止另一部分运动。要使物体继续移动,就必须克服这两部分阻力。 用来克服摩擦力所做的功一般都是无用功,在机械运动中常以热的形式散发出去,使机械效率降低。减小摩擦偶件的摩擦系数,可以降低摩擦力,即可以保证机械效率,又可以减少机件磨损。 而要求增加摩擦力的情况也很多,在某些情况下却要求尽可能增大摩擦力,如车辆的制动器、摩擦离合器等。 2 2、磨损 ①定义:机件表面接触并作相对运动时,表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑(松散的尺寸与形状均不相同的碎屑),使表面材料逐渐损失(导致机件尺寸变化、重量损失)、造成表面损伤的现象,称为磨损。 摩擦和磨损是物体相互接触并作相对运动时伴生的两种现象,摩擦是磨损的原因,磨损是摩擦的必然结果。 ②过程:磨屑的形成是金属表面变形和断裂过程。金属磨损是发生在两...