粘着磨损模型
类型
破坏现象
破坏原因
轻微磨损 涂抹 擦伤 撕脱 咬死
剪切破坏发生在粘着结合 面上，表面转移的材料极 轻微。
剪切破坏发生离粘着结合 面不远的软金属层内，软 金属涂抹在硬金属表面。
粘着结合强度比摩擦副的基体金 属都弱。
粘着结合强度大于较软金属的剪 切强度。
剪切发生在较软金属的亚 表层内，有时硬金属表面 也有划痕。
磨损失效分析
磨损失效分析
• 磨损失效----就是由于材料磨损引起的机械产品 丧失应有的功能。
• 特点： 断裂失效：突发性 后果灾难性 有一定偶然性 磨损失效：渐进性 非灾难性 必然性
• 磨损失效分析： • 重要性往往被忽视
意义重大-----具有重大的经济效益和社会效益。 美国曾有统计：每年因磨损造成的经济损失占 其国民生产总值的4%。在我国，磨损造成的经 济损失在1000亿人民币以上。
第一节 摩擦和磨损的基本概念
• 当两个相互接触的物体或物体与介质之间在外 力作用下，发生相对运动，或者具有相对运动 的趋势时，在接触表面上所产生的阻碍作用称 为摩擦。这种阻碍相对运动的阻力称为摩擦力。
• 摩擦按照接触面运动方式的不同，可以分为滑 动摩擦、滚动摩擦。
• 相互接触的一对金属表面相对运动时，表面金 属不断发生损耗或产生残余塑性变形，使金属 表面状态和尺寸改变的现象称为磨损。
过屈服极限，因而发生局部塑性变形， 引起残余应力。 • 热应力—两接触面相对滑动时要产生摩 擦，使接触区局部温度瞬时升高。 • 润滑 • 接触面的几何形状
第四节 磨损过程
磨损过程大致可分成三个阶段。
第五节 粘着磨损
• 相对运动的物体接触表面发生了固相粘 着，使材料从一个表面转移到另一个表 面的现象，称为粘着磨损。
• 4、改善润滑条件，可减小粘着磨损。
• 5、接触压力的影响。
第六节 磨粒磨损
• 磨粒磨损是当摩擦偶件一方的硬度比另一方的硬度大 得多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子时，所产 生的一种磨损。也称磨料磨损或研磨磨损。
飞机操纵杆 花键、销子。
两接触表面滚动或重复接触时， 无论有无润滑，表层或次
由于载荷作用使表面产生变形， 表层在接触应力反复作用
并导致裂纹产生造成剥落。
下，而产生麻点剥落。
齿轮、滚动 轴承。
第二节 机械的表面特征
• 材料的表面状态对其表面性能影响很大。 • 机械表面的状态对其功能的影响也很可观。
第二节 机械的表面特征
粘着结合强度比两基体金属都高， 转移到硬面上的粘着物又接削软 金属表面。
剪切破坏发生在摩擦副一 粘着结合强度比应力高于粘着结合强度。
摩擦副之间咬死，不能相 对运动。
粘着强度高于任一基体金属的剪 切强度，粘着区域大，剪切应力 低于粘着强度。
第五节 粘着磨损
影响因素：
• 摩擦是磨损的原因，而磨损是摩擦的必然结果。
第一节 摩擦和磨损的基本概念
• 按环境和介质可分为：流体磨损、湿磨 损、干磨损
• 按表面接触性质可分为：金属－流体磨 损、金属－金属磨损、金属－磨料磨损
• 按机件表面磨损状态可分为：连续磨损、 粘着磨损、疲劳磨损、磨粒磨损、腐蚀 磨损、微动磨损、表面塑性流动
• 1、脆性材料的抗粘着磨损能力比塑性材料高。正应力 与切应力
• 2、金属性质越是相近的，构成摩擦副时粘着磨损也越 严重。形成化合物化碳向较大的金属构成摩擦副时粘 着磨损就较轻微。
• 3、通过表面化学热处理，如渗硫、硫氮共渗、磷化、 软氮化等热处理工艺，使表面生成一化合物薄膜，减 小摩擦系数，减小粘着磨损。
第五节 粘着磨损
• 在载荷不大时，真实接触面积上也承受着很大的压力。 在这种很大的压力下，即使是硬而韧的金属在微凸峰 接触处也将发生塑性变形，结果使这部分表面上的润 滑油膜、氧化膜等被挤破，从而使两物体的金属面直 接接触而发生粘着，随后在相对滑动时粘着点又被剪 切而断掉，粘着点的形成和破坏就造成了粘着磨损。 由于粘着点与两边材料机械性能有差别，当粘着部分 分离时，可以出现两种情况：当粘着点的强度低于摩 擦副两边的强度时，粘着从接触面分开，这时基体内 部变形小，摩擦面也显得较光滑，只有轻微的擦伤， 称为外部粘着磨损；当粘着点的强度比两边材料中一 方的强度高时，这时分离面发生在较弱的金属内部， 摩擦面较为粗糙，有明显的撕裂痕迹，称为内部粘着 磨损。内部粘着磨损更为普遍，危害更严重。
发生于各种压力和滑动速 度，磨料作用于表面而破 坏。
农业机械、 矿山机械
在摩擦过程中，金属同时与周 围介质发生化学或电化学反应 而使材料损失。
有化学或电化学反应的表 面腐蚀破坏。
曲轴轴颈的 氧化磨损。
两接触面由于承受周期性的， 幅度极小的相对运动使之发生 粘着、腐蚀和表面的剥落。
通常发生于有微量振动的 接触表面上，都伴有腐蚀 过程而产生氧化碎屑。
• 表面加工纹理 • 表面不平度—包括宏观形状误差、粗糙
度和波度。
第二节 机械的表面特征
• 表面结构
第三节 机械的表面接触
• 当两个有波度的机械表面接触时，不可 能形成完全接触，而只是在许多凸起的 微峰之间形成一些面积很小的接触点， 随着载荷增大，新的轮廓峰对参与接触。
第三节 机械的表面接触
影响接触应力的主要因素 • 残余应力—接触区中某些点上的应力超
第一节 摩擦和磨损的基本概念
类型
内容
特点
举例
粘着磨损 磨粒磨损 腐蚀磨损 微动磨损 表面疲劳磨损
摩擦副相对运动时，由于接触 表面直接粘着，在随后摩擦过 程中粘着点被拉拽下来。
发生于无润滑和氧化膜缺 内 燃 机 活 塞
少及滑动速度不大情况下， 壁 与 缸 体 摩
粘着点被剪切破坏。
擦。
因硬颗粒或凸出物嵌入，并切 割摩擦表面材料使其脱落下来。
第一节 摩擦和磨损的基本概念
• 按破坏机制可分为：粘着磨损、磨粒磨损、腐 蚀磨损、微动磨损、表面疲劳磨损
• 磨损机制是指在磨损过程中材料是如何从表面 破坏和脱落的，这里包括了磨损过程中接触表 面发生的物理、化学和力学方面的变化、力的 分布、大小和方向及其在表层和次表层发生的 作用、同时还包括磨屑是怎样形成和如何从接 触面脱落的。按磨损机制分类有利于根据不同 破坏类型采取相应的对策。