摩擦学基础知识(磨损)

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1、第一章摩擦学基础知识（磨损）概述：1.1定义：摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用。(1)机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形。(2)化学作用使摩擦表面发生性状的改变。(3)热作用使摩擦的表面发生形状的改变。(4)其他作用造成各种作用的产生。1.2磨损的危害：(1)影响机器的质量，减低设备的使用寿命。如齿轮齿面的磨损，破坏了渐开线齿形，传动中导致冲击振动。机床主轴轴承磨损，影响零件的加工精度。(2)降低机器的效率，消耗能量。

2、如柴油机缸套的磨损，导致功率不能充分发挥。(3)减少机器的可靠性，造成不安全的因素。如断齿、钢轨磨损。(4)消耗材料,造成机械材料的大面积报废。1.3研究内容：(1)磨损类型及发生条件、特征和变化规律。(2)影响磨损各种因素，包括材料、表面形态、环境、滑动速度、载荷、温度等。(3)磨损的物理模型、计算及改善措施。(4)磨损的测试技术与实验分析方法。1.4磨损过程的一般规律：1.磨损过程曲线：典型磨损曲线通常由三种不同的磨损变化阶段组成。(1)磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。出现在初始运动阶段，由于表

3、面存在粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨损速度快。(2)稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳定状态，磨损率保持不变。标志磨损条件保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的工作过程。(3)剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量急剧增大。精度降低、间隙增大，温度升高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零部件完全失效。非典型磨损曲线2.磨损特性曲线----浴盆曲线典型浴盆曲线1.5磨损、摩擦和润滑的关系油膜膜厚比磨损类型2.1磨损类型2.2表面破坏方式及特征破坏方式基本特征微动磨损磨损表面有粘着痕迹，铁金属磨屑被氧化成

4、红棕色氧化物，通常作为磨料加剧磨损。剥层破坏首先发生在次表层，位错塞积，裂纹成核，并向表面扩展，最后材料以薄片状剥落，形成片状磨屑。胶合表面存在明显粘着痕迹和材料转移，有较大粘着坑块，在高速重载下，大量摩擦热使表面焊合，撕脱后留下片片粘着坑。咬死黏着坑密集，材料转移严重，摩擦副大量焊合，磨损急剧增加，摩擦副相对运动受到阻碍或停止。点蚀材料以极细粒状脱落，出现许多“豆斑”状凹坑。研磨宏观上光滑，高倍才能观察到细小的磨粒滑痕。划伤低倍可观察到条条划痕，由磨粒切削或犁沟造成。凿削存在压坑，间或有粗短划痕，由磨

5、粒冲击表面造成2.3.表面破坏方式与机理对应关系粘着磨损1定义:当摩擦副相对滑动时,由于粘着效应所形成结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损称为粘着磨损。2粘着磨损机理：在载荷的作用下，相互接触微凸体承受很高的压力，首先发生变形，部分地方发生焊接。当微凸体相对运动时，相互焊接的微凸体发生剪切、断裂。脱落的材料或成为磨屑过发生转移。如撕断处在焊接的部位，不发生物质的转移。如撕断处不在焊接的部位，则发生物质的转移。粘着-剪断-转移-再粘着循环不断进行，构成粘着磨损

6、过程。3五类典型粘着磨损(1)轻微磨损:粘着结合强度比摩擦副基体金属抗剪切强度都低，剪切破坏发生在粘着结合面上，表面转移的材料较轻微。(2)涂抹:粘着结合强度大于较软金属抗剪切强度，小于较硬金属抗剪切强度。剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属浅层内，软金属涂抹在硬金属表面。(3)擦伤：粘着结合强度比两基本金属的抗剪强度都高。剪切发生在较软金属的亚表层内或硬金属的亚表层内，转移到硬金属上的粘着物使软表面出现细而浅划痕，硬金属表面也偶有划伤。(4)划伤：粘着结合强度比两基体金属的抗剪强度都高，切应力高于

7、粘着结合强度。剪切破坏发生在摩擦副金属较深处，表面呈现宽而深的划痕。(5)咬死：粘着结合强度比两基体金属的抗剪强度都高，粘着区域大，切应力低于粘着结合强度。摩擦副之间发生严重粘着而不能相对运动。4简单粘着磨损计算(Archard模型)：1.磨损量与滑动距离成正比：适用于多种条件。2.磨损量与载荷成正比：适用于有限载荷范围。3.磨损量与较软材料的硬度或屈服极限成正比：**实际上，只有相同的金属材料组成摩擦副时，才能按硬度估计粘着磨损，合金或不同材料的摩擦副，硬度不能反映粘着系数、粘着磨损或粘着引起的咬死等

8、情况。三条粘着磨损规律：5粘着磨损的影响因素(1)摩擦副材料：a:材料性能：脆性材料比塑性材料的抗粘着能力高。**塑性材料粘着结点的破坏以塑性流动为主，发生在表层深处，磨损颗粒大。**脆性材料粘着结点的破坏主要剥落，损伤深度较浅，磨损颗粒较小，容易脱落，不堆积于表面。**根据强度理论：脆性材料的破坏由正应力引起，塑性材料的破坏决定于切应力。表面接触中的最大正应力作用在表面，最大切应力离表面有一定深度，所以材料塑性越高，粘着磨损越严重。b:材