磨損失效分析

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磨損失效分析項(xiàng)目介紹         

磨損是摩擦作用下物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面逐漸分離出磨屑而不斷損傷的現(xiàn)象。 磨損失效是指由于磨損現(xiàn)象的發(fā)生使機(jī)械零部件不能達(dá)到原設(shè)計(jì)功效，即不能達(dá)到原設(shè)計(jì)水平。磨損失效是逐步發(fā)展、漸變的過(guò)程，短則幾小時(shí)，長(zhǎng)則幾年，磨損與斷裂、腐蝕并稱為金屬失效分析的三種形式，其危害十分驚人。 

磨損失效的類(lèi)型有： 

①粘著磨損失效；

在兩摩擦表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，材料發(fā)生冷焊后便從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，成為表面凸起物，促使摩擦表面進(jìn)一步磨損的現(xiàn)象稱為粘著磨損。

影響粘著磨損的主要因素：同類(lèi)的摩擦副材料比異類(lèi)材料容易粘著，采用表面處理(如熱處理、噴鍍、化學(xué)處理等)可以減少粘著磨損，脆性材料比塑性材料抗粘著能力高，材料表面粗糙度值越小，抗粘著能力也越強(qiáng)，控制摩擦表面的溫度、采用的潤(rùn)滑劑等可減輕粘著磨損等。

②磨料磨損失效；

由外部進(jìn)入摩擦面間的硬顆?；蛲怀鑫镌谳^軟材料的表面上犁刨出很多溝紋，產(chǎn)生材料的遷移而造成的一種磨損現(xiàn)象稱為磨料磨損。

影響這種磨損的主要因素：在多數(shù)情況下，材料的硬度越高，耐磨性越好；磨損量隨磨損磨粒平均尺寸的增加而增大，磨損量隨著磨粒硬度的增大而加大等。

③腐蝕磨損失效；

摩擦過(guò)程中，摩擦面與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，造成表面材料的損失現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。

影響腐蝕磨損的主要因素：腐蝕介質(zhì)(如酸、堿、鹽)的性質(zhì)、零件表面氧化膜的性質(zhì)和環(huán)境溫度與濕度等。

④變形磨損失效；

物體發(fā)生彈性形變后當(dāng)然會(huì)產(chǎn)生磨損。只是有些磨損微乎其微，不易發(fā)現(xiàn)而已，但確確實(shí)實(shí)發(fā)生了磨損，哪怕肉眼看不見(jiàn)，它也實(shí)際產(chǎn)生了。有些當(dāng)然非常明顯。所以，一定會(huì)有磨損。

⑤表面疲勞磨損失效；

當(dāng)兩種材料相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滾動(dòng)或滑動(dòng))時(shí)，接觸區(qū)受到循環(huán)應(yīng)力的反復(fù)作用，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過(guò)材料接觸疲勞強(qiáng)度，接觸表面或表面下某處形成疲勞裂紋，造成表面層局部脫落的現(xiàn)象稱為疲勞磨損。

影響疲勞磨損的主要因素：零件表面硬度越高，產(chǎn)生疲勞裂紋的危險(xiǎn)性越?。粶p少表面粗糙度，可改善零件疲勞壽命；高粘度的潤(rùn)滑油能提高抗疲勞磨損的能力，有利于提高疲勞壽命等。

⑥沖擊磨損失效；

當(dāng)含有流動(dòng)微粒(固、液或氣體)的流體沖擊材料表面造成的一種磨損現(xiàn)象稱為沖蝕磨損。

影響沖蝕磨損的主要因素是流動(dòng)微粒的沖擊速度及角度等。 

⑦微振磨損失效等。

在相互壓緊的金屬表面間由于微小振幅振動(dòng)，使接觸面產(chǎn)生氧化磨損微粒，難以從接觸部位排除，就會(huì)發(fā)生微動(dòng)磨損。

影響微動(dòng)磨損的主要因素：同類(lèi)材料相接觸要比異類(lèi)材料相接觸時(shí)磨損情況嚴(yán)重的多。

磨損失效分析影響因素

材料特性。配對(duì)材料的相溶性愈大，粘著傾向就愈大，粘著磨損就愈大。

材料微觀結(jié)構(gòu)。鐵素體組織較軟，在其他條件相同的情況下，鋼中的鐵素體含量愈多，耐磨性愈差。

載荷及滑動(dòng)速度。研究表明，對(duì)于各種材料，都存在一個(gè)臨界壓力值。當(dāng)摩擦副的表面壓力達(dá)到此臨界值時(shí)，粘著磨損會(huì)急劇增大，直至咬死。

表面溫度。摩擦過(guò)程產(chǎn)生的熱量，使表面溫度升高，并在接觸表層內(nèi)沿深度方向產(chǎn)生很大的溫度梯度。溫度的升高會(huì)影響摩擦副材料性質(zhì)、表面膜的性質(zhì)和潤(rùn)滑劑的性質(zhì)，溫度梯度使接觸表層產(chǎn)生熱應(yīng)力，這些都會(huì)影響粘著磨損。

環(huán)境氣氛和表面膜。環(huán)境氣氛主要通過(guò)影響摩擦化學(xué)反應(yīng)來(lái)影響粘著磨損。各種表面膜都具有一定的抗粘著磨損作用，潤(rùn)滑油中加入的油性添加劑、耐磨添加劑生成吸附膜、極壓添加劑生成的化學(xué)反應(yīng)膜，以及其他方法生成的硫化物、磷化物、氧化物等表面膜，都能顯著提高耐粘著磨損能力。

潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑是減少磨損的重要方式之一。

防止零件各類(lèi)磨損失效方法

1、潤(rùn)滑。在兩摩擦表面問(wèn)充以潤(rùn)滑油，可大大減小摩擦系數(shù)，從而促使摩擦阻力減小，使機(jī)械磨損減低。故機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)有無(wú)潤(rùn)滑油以及正確選擇潤(rùn)滑材料，合理制定潤(rùn)滑制度以及加強(qiáng)潤(rùn)滑管理都是很重要的，它對(duì)機(jī)器的使用壽命影響很大。

2、表面加工質(zhì)量。機(jī)件經(jīng)過(guò)加工后，其摩擦表面不可能得到理想的幾何形狀，總要留下切削工具的刀痕或砂輪磨削的痕跡而構(gòu)成凹凸?fàn)畹牟黄蕉取Ｒ话闱闆r下，表面加工粗糙的，開(kāi)始磨損較快。

當(dāng)磨到一定時(shí)間，不平度大致消除后，磨損便減慢下來(lái)，故表面加工精度的要求應(yīng)根據(jù)零件工作的特點(diǎn)來(lái)選擇，不要盲目追求過(guò)高的加工質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)指出，過(guò)于光滑的表面不一定具有好的耐磨性能，因?yàn)檫@時(shí)潤(rùn)滑油不能形成均勻的油膜，兩接觸面容易發(fā)生黏結(jié)，反而使耐磨性變壞。

3、材料。材料的耐磨性主要取決于它的硬度和韌性。材料的硬度決定于金屬對(duì)其表面變形的抵抗能力。但過(guò)高的硬度易使脆性增加，使材料表面產(chǎn)生磨粒的剝落。而材料的韌性可防止磨粒的產(chǎn)生，提高其耐磨性能。

另外，增加材料的化學(xué)穩(wěn)定性還可以減少腐蝕磨損。增加材料本身的孔隙度可以蓄積潤(rùn)滑劑，從而減少機(jī)械磨損，提高零件的耐磨性。不同材料有不同的機(jī)械性能，相同的材料采取不同的熱處理方式可使其機(jī)械性能得到改善。因此合理的選用材料和熱處理方式對(duì)減少機(jī)械磨損是很有意義的。

4、安裝檢修的質(zhì)量。安裝零件的正確性對(duì)機(jī)器壽命有很大的影響，如不正確地?cái)Q緊軸承蓋與軸承座的連接螺釘、兩結(jié)合面不對(duì)中、配合表面不平以及軸承間隙調(diào)整得不合適等，都能引起單位載荷在表面上不正確的分布或者產(chǎn)生附加載荷，因而使其磨損加快。

磨損失效分析試驗(yàn)步驟 

1.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及宏觀分析 2.測(cè)量磨損失效情況 3.檢查潤(rùn)滑情況及潤(rùn)滑劑質(zhì)量 4.摩擦副材質(zhì)的檢查 5.進(jìn)行必要的模擬試驗(yàn) 6.確定磨損機(jī)制，分析失效原因，提出改進(jìn)措施。