《粘着磨损》PPT课件.ppt
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1、杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损第六章第六章 粘着磨损粘着磨损(Adhesive Wear)一、概述一、概述1.1.定义定义 摩擦副表面相对滑动时,由于粘着效应所形摩擦副表面相对滑动时,由于粘着效应所形成的粘着结点发生剪切和断裂,被剪切的材料成的粘着结点发生剪切和断裂,被剪切的材料脱落成磨屑,或由一个表面迁移到另一个表面脱落成磨屑,或由一个表面迁移到另一个表面的现象称为粘着磨损。的现象称为粘着磨损。杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损2.粘着磨损的分类粘着磨损的分类 根据粘结点的强度和破坏位置不同,粘着磨根据粘结点的强度和破坏位置不同,粘着磨损有几种不同的形式,从轻微磨损到破坏性严损有几种不同的形式,从轻
2、微磨损到破坏性严重的胶合磨损。重的胶合磨损。它们的磨损形式、摩擦系数和磨损度虽然不它们的磨损形式、摩擦系数和磨损度虽然不同,但同,但共同的特征共同的特征是出现材料迁移,沿滑动方是出现材料迁移,沿滑动方向形成程度不同的划痕。向形成程度不同的划痕。杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损(1)轻微粘着磨损)轻微粘着磨损 粘结点的强度粘结点的强度低于低于摩擦副两金属的强度时,剪摩擦副两金属的强度时,剪切发生在结合面上。此时,虽然摩擦系数增大,切发生在结合面上。此时,虽然摩擦系数增大,但是磨损却很小,材料迁移也不显著。但是磨损却很小,材料迁移也不显著。粘结点的强度粘结点的强度高于高于摩擦副中较软金属的强度时,摩擦
3、副中较软金属的强度时,破坏将发生在离结合面不远处的软金属表层内,破坏将发生在离结合面不远处的软金属表层内,软金属粘附在硬金属表面上。其摩擦系数与轻微软金属粘附在硬金属表面上。其摩擦系数与轻微磨损差不多,但磨损程度加剧。磨损差不多,但磨损程度加剧。(2)一般粘着磨损(涂抹)一般粘着磨损(涂抹)杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损(3)擦伤磨损)擦伤磨损 粘结点的强度粘结点的强度高于高于两金属材料强度时,剪切破两金属材料强度时,剪切破坏主要发生在软金属表层内,有时也发生在硬金坏主要发生在软金属表层内,有时也发生在硬金属表层内。迁移到硬金属上的粘着物又会使软金属表层内。迁移到硬金属上的粘着物又会使软金属表面
4、被划伤,擦伤主要发生在软金属表面。属表面被划伤,擦伤主要发生在软金属表面。(4)胶合磨损)胶合磨损 粘结点的强度比两金属的剪切强度粘结点的强度比两金属的剪切强度高得多高得多,而,而且粘结点面积较大时,剪切破坏发生在一个或两且粘结点面积较大时,剪切破坏发生在一个或两个金属表层较深的地方。两表面都出现严重磨损,个金属表层较深的地方。两表面都出现严重磨损,甚至使摩擦副之间咬死而不能相对滑动。甚至使摩擦副之间咬死而不能相对滑动。杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损二、粘着磨损的机理二、粘着磨损的机理
5、实际接触面积:表观面积的实际接触面积:表观面积的0.010.1%;表面压力:表面压力:5000Mpa;瞬时温度:瞬时温度:1000,持续几毫秒。,持续几毫秒。润滑油膜、吸附膜或其他膜都将发生破裂,润滑油膜、吸附膜或其他膜都将发生破裂,使接触峰顶产生粘着,随后,在滑动中粘着点使接触峰顶产生粘着,随后,在滑动中粘着点又被破坏。就形成又被破坏。就形成粘着粘着破坏破坏再粘着再粘着的的交替过程。交替过程。杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损形成粘着原因的几种说法:形成粘着原因的几种说法:Bowden等人认为粘着是接触峰顶的塑性变
6、形等人认为粘着是接触峰顶的塑性变形和瞬时高温使材料熔化而产生的焊合;和瞬时高温使材料熔化而产生的焊合;苏联人认为粘着是冷焊的作用,不必达到熔化苏联人认为粘着是冷焊的作用,不必达到熔化温度即可形成结点;温度即可形成结点;也有人认为粘着是摩擦表面分子的作用。也有人认为粘着是摩擦表面分子的作用。共同的看法:共同的看法:粘着现象必须在一定的压力和温粘着现象必须在一定的压力和温度条件下才会发生。度条件下才会发生。杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损粘着磨损的计算模型:粘着磨损的计算模型:每个粘结点的载荷每个粘结点的载荷滑动滑动2a距离的距离的体积磨损量体积磨损量磨损体积磨损体积1953年年Archard提出的模
7、型提出的模型ks粘着磨损常数粘着磨损常数杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损影响粘着磨损常数影响粘着磨损常数ks的因素:的因素:摩擦类型;摩擦类型;润滑情况;润滑情况;Archard计算模型的不足之处在于:计算模型的不足之处在于:完全忽略了金属变形的物理特性及有关材完全忽略了金属变形的物理特性及有关材料学的变化;料学的变化;在数学表达式中使用了一些假设,有些过在数学表达式中使用了一些假设,有些过于粗糙,不尽合理;于粗糙,不尽合理;对不同条件下的金属磨损过程没能提供确对不同条件下的金属磨损过程没能提供确切的说明。切的说明。摩擦温度;摩擦温度;滑动距离。滑动距离。杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损Holn模型模
8、型木村模型木村模型笹田笹田直模型直模型Bucky模型模型杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损三、胶合计算准则三、胶合计算准则判断胶合发生的观点判断胶合发生的观点表面形貌;表面形貌;摩擦温度达到临界值作为判据;摩擦温度达到临界值作为判据;摩擦系数突然增大并大幅度变化。摩擦系数突然增大并大幅度变化。胶合磨损的发生不仅取决于润滑油膜的破裂,胶合磨损的发生不仅取决于润滑油膜的破裂,而且与摩擦表面上化学反应膜的形成情况有关。而且与摩擦表面上化学反应膜的形成情况有关。樊瑜瑾等人通过测量摩擦过程中表面温度、摩擦樊瑜瑾等人通过测量摩擦过程中表面温度、摩擦力和油膜的变化以及表面反应膜的形成情况,探力和油膜的变化以及表面
9、反应膜的形成情况,探讨了油润滑下讨了油润滑下GCr15与与45号钢发生胶合的条件。号钢发生胶合的条件。实验表明:实验表明:滑动速度对胶合的发生有很大影响滑动速度对胶合的发生有很大影响。杜永平杜永平粘着磨损粘着磨损在较低速度下,油膜破裂后能够生成化学反在较低速度下,油膜破裂后能够生成化学反应膜防止胶合发生,只有当表面温度过高,应膜防止胶合发生,只有当表面温度过高,使反应膜失效后才会发生胶合。使反应膜失效后才会发生胶合。在中等速度下,油膜破裂后能够生成化学反在中等速度下,油膜破裂后能够生成化学反应膜,此时胶合发生是由于反应膜的磨损率应膜,此时胶合发生是由于反应膜的磨损率大于它的生成速率引起的。大于
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