磨損失效分析都有哪些類(lèi)型？

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(chēng)為金屬失效分析的三種形式，其危害十分驚人。

磨損失效分析的類(lèi)型有： ①粘著磨損失效分析;②磨料磨損失效分析;③腐蝕磨損失效分析;④變形磨損失效分析;⑤表面疲勞磨損失效分析;⑥沖擊磨損失效分析;⑦微動(dòng)磨損失效分析等。

下面簡(jiǎn)單為大家介紹一下磨損失效的類(lèi)型：

粘著磨損失效

當(dāng)對(duì)磨擦副的兩個(gè)磨擦表面的顯微凸起端部相互接觸時(shí)，即使法向負(fù)載很小，但因?yàn)橥蛊鸲瞬繉?shí)際接觸的面積很小，所以接觸應(yīng)力很大。如果接觸應(yīng)力大到足以使凸起端部的材料發(fā)生塑性變形而且接觸表面非常干凈，彼此又具有很好的適應(yīng)性，那么在磨擦界面上很可能形粘著點(diǎn)。當(dāng)磨擦面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，粘著占在剪應(yīng)力作用下變形以致斷裂，使材料從一個(gè)表面遷移到另一個(gè)表面。通常，金屬的這種遷移是由較軟的磨擦面遷移到較硬的磨擦面上。根據(jù)磨損試驗(yàn)后對(duì)磨擦面進(jìn)行金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，遷移的金屬往往呈顆粒狀粘附在表面叫。這是反復(fù)的滑動(dòng)磨擦，使粘著點(diǎn)擴(kuò)大并在剪應(yīng)力作用下在粘著點(diǎn)后根部開(kāi)裂，進(jìn)而形成磨粒的結(jié)果。這就是粘著磨損。粘著磨損過(guò)程十分復(fù)雜，以上所述只是對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象作了簡(jiǎn)單的描述。

磨料磨損失效

在磨擦系統(tǒng)中，經(jīng)常見(jiàn)到另一種磨損形式是磨料磨損。磨粒磨損的現(xiàn)象很多，歸納起來(lái)，主要有以下兩種形式。

第1種工是在工業(yè)生產(chǎn)中常常遇到的，如切削和磨削加工。磨粒可嵌在基體上，如磨粒嵌埋在樹(shù)脂中的砂輪用來(lái)磨削金屬表面。每個(gè)磨粒在被磨金屬表面切割出一條溝槽，將金屬?gòu)谋砻媲谐?。通常，磨粒材料具有高的?qiáng)度。當(dāng)磨粒和金屬表面是干摩擦?xí)r，從金屬表面被切削的顆粒呈直削片或卷曲狀削片;當(dāng)表面被有效潤(rùn)滑時(shí)，磨粒被鈍化后，金屬表面主要發(fā)生變形而不是被切削。在一般的裝置中，這兩種過(guò)程都同時(shí)發(fā)生。粘著磨粒磨損中也起一定作用。當(dāng)磨粒和潔凈的金屬表面接觸時(shí)，使發(fā)生向磨粒表面的金屬遷移，這樣便減緩了磨粒磨損的進(jìn)程。

第2種形式是具有高強(qiáng)度的顆粒，如二氧化硅，氧化鋁和碳化硅，進(jìn)入兩個(gè)磨擦面之間，使兩個(gè)磨擦面都被切割成溝槽。用氧化鋁，氧化鎂拋光金屬表面就是這種類(lèi)型的磨損。通常，在磨粒磨損過(guò)程中，磨粒愈來(lái)愈小4。當(dāng)然，拋光是有益的磨損，但是有些磨粒磨損卻十分有害。如磨粒進(jìn)入嚙合的齒面，將使齒面磨損而失效。如磨粒進(jìn)入軸承磨擦面，將使軸承元件磨損而導(dǎo)致軸承失效。

腐蝕磨損失效

兩物體表面產(chǎn)生摩擦?xí)r，工作環(huán)境中的介質(zhì)如液體、氣體或潤(rùn)滑劑等，與材料表面起化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，形成腐蝕產(chǎn)物，這些產(chǎn)物往往粘附不牢，在摩擦過(guò)程中剝落下來(lái)，其后新的表面又繼續(xù)與介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這種腐蝕和磨損的反復(fù)過(guò)程稱(chēng)為 腐蝕磨損。

腐蝕磨損可分為 化學(xué)腐蝕磨損和電化學(xué)腐蝕磨損。 化學(xué)腐蝕磨損又可分為氧化磨損和特殊介質(zhì)腐蝕磨損。

腐蝕磨損的特征：

腐蝕磨損過(guò)程中，氧化膜斷裂和剝落，形成了新的磨料，使腐蝕磨損兼有腐蝕與磨損雙重作用。但腐蝕磨損又不同于一般的磨料磨損。腐蝕磨損不產(chǎn)生顯微切削和表面變形，其主要磨損表面有化學(xué)反應(yīng)膜或麻點(diǎn)。麻點(diǎn)比較光滑，磨屑多事顯微細(xì)粉末狀的氧化物，也有薄的碎片。鋼摩擦副相互滑動(dòng)的氧化磨損，沿滑動(dòng)方向呈現(xiàn)出勻細(xì)的磨痕。磨屑是暗色的片狀或絲狀物，片狀磨屑為紅褐色的Fe 2 O 3 ，而絲狀的是灰黑色的Fe 3 O 4 。

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(chēng)為疲勞磨損。這種損傷經(jīng)歷兩個(gè)階段:材料表面或表層裂紋的萌生和裂紋的擴(kuò)展。目前，一般認(rèn)為疲勞裂紋的萌生是塑性變形的結(jié)果，但是這種塑性變形僅僅出現(xiàn)在亞微觀范圍內(nèi)。在滾動(dòng)元件中產(chǎn)生塑性變形主要是由一起材料表面或表層的不完整性”。在滾動(dòng)元件的表面，即使加工得非常光滑也存在著顯微凹凸，顯微凸起端部開(kāi)始接觸承壓時(shí)，也只需要很小的負(fù)載就會(huì)產(chǎn)生塑性變性，這種變形對(duì)滾動(dòng)元件的運(yùn)行性能幾乎沒(méi)有什么影響，但是塑性變形功對(duì)引起表面疲勞是重要的。

沖擊磨損失效

沖蝕(Erosion)有咬蝕的含意。但一般是指由外部機(jī)械力作用下使用材料被破壞和磨去的現(xiàn)象。這里講的外部力，通常是由于固體向固體表面液體向固體表面或氣體向固體表面或氣體向固體表面不斷地進(jìn)行動(dòng)態(tài)撞擊而產(chǎn)生的。顆粒A以一定速度向材料B表面撞擊，B表面被磨去一些材料，在材料B表面留下一個(gè)凹坑。顆粒A可能具有不同的成份和以不同形式存在。

微動(dòng)磨損失效

微動(dòng)磨損可以分為兩類(lèi)。第一類(lèi)是該構(gòu)件原設(shè)計(jì)的兩物體接觸面是靜止的，只是由于受到振動(dòng)或交變應(yīng)力作用，使兩個(gè)匹配面之間產(chǎn)生微小的相對(duì)滑動(dòng)，由此造成磨損。第二類(lèi)是各 種運(yùn)動(dòng)副在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于環(huán)境振動(dòng)而產(chǎn)生微振造成磨損。

微動(dòng)磨損過(guò)程：

微動(dòng)磨損是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包含 粘著、氧化、磨粒和疲勞等的綜合作用。

微動(dòng)磨損的過(guò)程一般是相互接觸的兩個(gè)物體表面，由于接觸壓力的作用使微凸體產(chǎn)生塑性變形和粘著，在小振幅振動(dòng)作用下，粘著點(diǎn)可能被剪切并脫落，剪切表面被氧化。由于表面緊密配合，脫落的磨屑不易排出，在兩表面間起著磨粒作用，加速微動(dòng)磨損過(guò)程。

微動(dòng)磨損初始階段材料的流失機(jī)制主要是粘著和轉(zhuǎn)移，其次是凸峰點(diǎn)的犁削作用。對(duì)于較軟材料可出現(xiàn)嚴(yán)重塑性變形，由擠壓直接撕裂材料，這個(gè)階段摩擦因素及磨損量均較高。

當(dāng)產(chǎn)生的磨屑足以覆蓋表面后，粘著減弱，逐步進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段。這時(shí)，摩擦因數(shù)及磨損率均明顯降低，磨損量和循環(huán)數(shù)成線(xiàn)性關(guān)系。由于微動(dòng)的反復(fù)切應(yīng)力作用，造成亞表面裂紋萌生， 形成脫層損傷，材料以薄片形式脫離母體。剛脫離母體的材料主要是金屬形態(tài)。它們?cè)诙挝?dòng)中變得越來(lái)越細(xì)并吸收足夠的機(jī)械能以致具有極大的化學(xué)活性，在接觸空氣瞬間即完成氧化過(guò)程，成為氧化物。氧化磨屑既可作為磨料加速表面損傷，又可分開(kāi)兩表面，減少金屬間接觸，起緩沖墊作用，大部分情況下，后者作用更顯著，即磨屑的主要作用是減輕表面損傷。

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