粘著磨損按磨損機(jī)理、磨損過程、影響因素等方面分別說明如下。

 

當(dāng)兩個(gè)固體材料相互接觸時(shí)，接觸點(diǎn)處首先受到范德瓦爾斯力(長程力)的作用，互相產(chǎn)生吸引力。這個(gè)力是由接觸點(diǎn)分子或原子中電所分布的漲落引起的。如果假設(shè)固體表面的范德瓦爾斯力可以近似地疊加，那么兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)的表面中所包含的這種范德瓦爾斯力總和可以用下公式來表達(dá)：

兩固體表面相互貼臺(tái)時(shí)，接觸點(diǎn)將是一些比較高的接觸點(diǎn)，稱微突體，當(dāng)承受很大壓應(yīng)力，致使很多微突體發(fā)生塑性變形，這時(shí)接觸點(diǎn)間的范德瓦爾斯力就會(huì)顯示作用。事實(shí)上，在任何摩擦副之間只要當(dāng)它們的間距達(dá)到幾個(gè)納米以下時(shí)就可能產(chǎn)生范德瓦爾斯力。

當(dāng)兩物體間距小于1nm時(shí)，各種短程力也會(huì)發(fā)生作用，接觸點(diǎn)處就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的短程交互界面鏈作用力(金屬鍵力、離子鍵力等)。這時(shí)，如果沒有表面膜存在，兩表面將通過原子間作用力發(fā)生粘著。當(dāng)粘著表面相對滑動(dòng)時(shí)，粘合點(diǎn)將被剪斷，便發(fā)生粘著磨損。

 

機(jī)件在磨損過程中受多種因家影響，比較復(fù)雜，故至今沒有比較成熟的計(jì)算磨損壽命的公式，但從現(xiàn)場觀測和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一般零件的磨損過程其磨損量與工作時(shí)間或磨損路程有一定的關(guān)系(如圖1-13)。

1. 跑合(磨合)磨損階段

如圖1-13中的Oa線段。新的摩擦副由于表面粗糙，開始時(shí)真實(shí)接觸面積較小，由于相互運(yùn)動(dòng)摩擦，表面被磨得平滑，真實(shí)接觸面積逐漸增大，磨損速率減緩，進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段。

2．穩(wěn)定磨損階段

圖1-13ab段表示穩(wěn)定緩慢磨損階段。此時(shí)由于摩擦?xí)r真實(shí)接觸面積增大，且在前段中金屬材料由于塑性交形而產(chǎn)加工硬化，使零件表面耐磨性提高。本階段是零件的正常運(yùn)行階段，磨損率即曲線的斜率平緩。

3．劇烈磨損階段

b點(diǎn)以后磨損劇烈增大，配合精度喪失，溫度升高，出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲，最后導(dǎo)致零件失效。

因此，提高零件的使用壽命，應(yīng)盡量延長穩(wěn)定磨損階段。

 

1．載荷的影響

粘著磨損率在一定范圍內(nèi)與載荷成正比。圖1-14表示鋼與鋼聯(lián)擦?xí)r磨損串與載荷之間的關(guān)系。超過此范圍加載就得到圖1-15a、b的結(jié)果。圖中表示不同硬度鋼的粘著磨損系數(shù)與硬度比值所丹和壓應(yīng)力間的關(guān)系。當(dāng)表面壓應(yīng)力小于H／3(H為鋼的硬度)時(shí)，K值不變，即磨損量與裁荷成正比，當(dāng)超過此臨界值后，K值急劇上升．磨損量也急劇增大。實(shí)際上，在高載荷下會(huì)發(fā)生大面積焊合與咬死。

不同金屬組成摩擦副其臨界載荷是不同的。例如，Q235鋼對青銅產(chǎn)生的粘著磨損的臨界載荷是170MPa，而對鑄造GCrl5鋼的臨界載荷是180MPa，對鑄鐵則是467MPa。

2．滑動(dòng)速度對磨損的影響

當(dāng)壓力固定不變時(shí)，粘著磨損隨著滑動(dòng)速度增加而增大，當(dāng)達(dá)到一極大值后，磨損機(jī)理發(fā)生改變，由粘著磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸�磨損，磨損率開始下降。

3．環(huán)境溫度對磨損的影響

在摩擦過程中歷產(chǎn)生的熱量會(huì)使摩擦副表面溫度升高，溫度越高，材料表面硬度越低，磨損率相應(yīng)會(huì)增加，溫度升高后，界面潤滑油可能由于氧化、分解而變質(zhì)、失去減磨作用，溫度升高還可能引起材料相變，再結(jié)晶等，使磨損發(fā)生更大的變化。

4．材料對磨損的影響

(1)配對材料的互溶性

互溶性大的材料，特別是相同的金屬或相同的晶格類型、品格間距、電子密度和電化學(xué)性能相近的金屬，互涪性大，容易粘著。一般來說與鐵基金屬抗擦傷性好的金屬有：鍺、銀、銦、錫、鉛、鉍、銅等。

(2)材料塑性和脆性的影響

脆性樹料比塑性材料抗粘著能力強(qiáng)，塑性材料接點(diǎn)的斷裂一般發(fā)生在離表面較深處，磨損下來的顆粒較大，而脆性材料破壞處離表面較淺，磨屑呈片狀。

(3)相結(jié)構(gòu)的影響

多相金屬比單相金屑粘著的可能性較小，金屬化合物相比單相固溶體粘著的可能性小，金屬與非金屬組成的摩擦副比金屬與金屬組成的摩擦副粘著的可能性小。

(4)硬度對磨損的影響

硬度高的金屬比硬度低的金屑不容易粘著，當(dāng)表面接觸應(yīng)力大于金屬硬度的1／3時(shí)，很多金屬將由輕微磨損轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重磨損，選擇材料相加工工藝時(shí)，應(yīng)使材料表面硬度大于接觸應(yīng)力數(shù)倍。

5．表面光潔度對磨損的影響

一般來說，提高摩擦副表面光潔度會(huì)提高抗粘著磨損，但過分提南表面光潔皮可能使?jié)櫥�油在表面上�?chǔ)存能力下降，反而易造成粘著磨損。

6．表面膜對磨損的影響

大多數(shù)金屬表面覆有一層表面氧化膜。在輕載情況下，氧化膜能減輕摩擦與磨損。當(dāng)載荷增大以后，氧化膜容易發(fā)生破裂，出現(xiàn)粘著磨損。氧化膜的性質(zhì)也很重要，脆而硬的氧化膜，如Al2O3等非但不能防止磨損，反而加重磨損，只有堅(jiān)韌并能牢固地粘附在基體上的氧化膜才有利于減少摩擦和磨損。

用油脂及固體潤滑劑(石墨、二硫化鉬等)在摩擦副表面形成一層表面膜，能減少金屬接觸點(diǎn)的數(shù)量并抑制接點(diǎn)生長。