磨损案例及耐磨损设计-可靠性物理试验室.pdf

机械失效的物理基础 可靠性与系统工程学院 第四章 磨损  磨损的基本概念  磨损过程  磨损分类  磨损案例及耐磨损设计 磨损的基本概念  磨损概述  磨损：相互接触的工件表面产生相对运动→机械、物理、化学作用 →表面材料分离或转移→工件尺寸、形状、重量变化的过程。  磨损程度的度量： • 磨损量（长度、体积、重量） • 磨损率：单位滑动距离的磨损长度、体积、重量 • 磨损速度（长度、体积、重量）  耐磨性：抗磨损的能力，磨损量、磨损率的倒数。  摩擦(Friction) ：两个物体相对运动时在其接触面上发生的切向阻抗 现象。 摩擦是磨损的原因，磨损则是摩擦的结果 磨损的基本概念  磨损研究进展  本世纪50年代初期在工业发展国家开始研究“粘着磨损”理论， 探讨磨损机理  1953年美国的J. F. Archard 提出了简单的磨损计算公式  1957年苏联的克拉盖尔斯基提出了固体疲劳理论和计算方法  1973年美国的N.P.Suh提出了磨损剥层理论。  20世纪60年代后，由于电子显微镜、光谱仪、能谱仪、俄歇谱 仪以及电子衍射仪等测试仪器和放射性同位素示踪技术、铁谱技 术等大量的综合的应用，使得磨损研究在磨损力学、机理、失效 分析、监测及维修等方面有了较快的发展。 磨损的基本概念  磨损失效  现象：滑动轴承颈与瓦；齿轮；车床导轨；离合器 • 比断裂失效危害小，是渐变过程 • 普遍存在，是灾难性事故的根源  例如：制动器→长期振动→汽缸与活塞发生微动磨损→制动 力下降→滑行距离增加→车毁人亡 构件的磨损 磨损过程  磨损过程（典型） 表面被磨平， 实际接触面 积不断增大， 表面应变硬 化，形成氧 随磨损的增长，磨 化膜，磨损 速率减小。 耗增加，表面间隙 增大，表面质量恶 化，机件快速失效。 斜率就是磨损速率，唯一稳定值；大多数 机件在稳定磨损阶段（AB段）服役； 磨损性能是根据机件在此阶段 的表现来评价。 磨损过程  磨损特征曲线 典型浴盆曲线 磨损过程  上述磨损曲线，因具体工作条件不同，有很大差异，有时也会发生下列 情况 ：  因摩擦条件恶劣，跑合阶段后立即转入剧烈磨损阶段，机件无法正 常运行  转入稳定磨损阶段后，很长时间内磨损不大，无明显的剧烈磨损阶 段，机件寿命较长  前两个阶段无明显磨损，但当表层达到疲劳极限后，即产生剧烈磨 损 从磨损过程的变化来看，为了提高机器零件的使用寿 命，应尽量延长“稳定磨损阶段”。 磨损的评定  磨损量  评定材料磨损的三个基本磨损量是长度磨损量W 、体积磨损量