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磨損失效分析項目介紹
磨損是摩擦作用下物體相對運動時,表面逐漸分離出磨屑而不斷損傷的現象。 磨損失效是指由于磨損現象的發(fā)生使機械零部件不能達到原設計功效,即不能達到原設計水平。磨損失效是逐步發(fā)展、漸變的過程,短則幾小時,長則幾年,磨損與斷裂、腐蝕并稱為金屬失效分析的三種形式,其危害十分驚人。
磨損失效的類型有:
①粘著磨損失效;
在兩摩擦表面相對滑動時,材料發(fā)生冷焊后便從一個表面轉移到另一個表面,成為表面凸起物,促使摩擦表面進一步磨損的現象稱為粘著磨損。
影響粘著磨損的主要因素:同類的摩擦副材料比異類材料容易粘著,采用表面處理(如熱處理、噴鍍、化學處理等)可以減少粘著磨損,脆性材料比塑性材料抗粘著能力高,材料表面粗糙度值越小,抗粘著能力也越強,控制摩擦表面的溫度、采用的潤滑劑等可減輕粘著磨損等。
②磨料磨損失效;
由外部進入摩擦面間的硬顆?;蛲怀鑫镌谳^軟材料的表面上犁刨出很多溝紋,產生材料的遷移而造成的一種磨損現象稱為磨料磨損。
影響這種磨損的主要因素:在多數情況下,材料的硬度越高,耐磨性越好;磨損量隨磨損磨粒平均尺寸的增加而增大,磨損量隨著磨粒硬度的增大而加大等。
③腐蝕磨損失效;
摩擦過程中,摩擦面與周圍介質發(fā)生化學或電化學反應,造成表面材料的損失現象稱為腐蝕磨損。
影響腐蝕磨損的主要因素:腐蝕介質(如酸、堿、鹽)的性質、零件表面氧化膜的性質和環(huán)境溫度與濕度等。
④變形磨損失效;
物體發(fā)生彈性形變后當然會產生磨損。只是有些磨損微乎其微,不易發(fā)現而已,但確確實實發(fā)生了磨損,哪怕肉眼看不見,它也實際產生了。有些當然非常明顯。所以,一定會有磨損。
⑤表面疲勞磨損失效;
當兩種材料相對運動(滾動或滑動)時,接觸區(qū)受到循環(huán)應力的反復作用,當循環(huán)應力超過材料接觸疲勞強度,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象稱為疲勞磨損。
影響疲勞磨損的主要因素:零件表面硬度越高,產生疲勞裂紋的危險性越小;減少表面粗糙度,可改善零件疲勞壽命;高粘度的潤滑油能提高抗疲勞磨損的能力,有利于提高疲勞壽命等。
⑥沖擊磨損失效;
當含有流動微粒(固、液或氣體)的流體沖擊材料表面造成的一種磨損現象稱為沖蝕磨損。
影響沖蝕磨損的主要因素是流動微粒的沖擊速度及角度等。
⑦微振磨損失效等。
在相互壓緊的金屬表面間由于微小振幅振動,使接觸面產生氧化磨損微粒,難以從接觸部位排除,就會發(fā)生微動磨損。
影響微動磨損的主要因素:同類材料相接觸要比異類材料相接觸時磨損情況嚴重的多。
磨損失效分析影響因素
材料特性。配對材料的相溶性愈大,粘著傾向就愈大,粘著磨損就愈大。
材料微觀結構。鐵素體組織較軟,在其他條件相同的情況下,鋼中的鐵素體含量愈多,耐磨性愈差。
載荷及滑動速度。研究表明,對于各種材料,都存在一個臨界壓力值。當摩擦副的表面壓力達到此臨界值時,粘著磨損會急劇增大,直至咬死。
表面溫度。摩擦過程產生的熱量,使表面溫度升高,并在接觸表層內沿深度方向產生很大的溫度梯度。溫度的升高會影響摩擦副材料性質、表面膜的性質和潤滑劑的性質,溫度梯度使接觸表層產生熱應力,這些都會影響粘著磨損。
環(huán)境氣氛和表面膜。環(huán)境氣氛主要通過影響摩擦化學反應來影響粘著磨損。各種表面膜都具有一定的抗粘著磨損作用,潤滑油中加入的油性添加劑、耐磨添加劑生成吸附膜、極壓添加劑生成的化學反應膜,以及其他方法生成的硫化物、磷化物、氧化物等表面膜,都能顯著提高耐粘著磨損能力。
潤滑劑。潤滑是減少磨損的重要方式之一。
防止零件各類磨損失效方法
1、潤滑。在兩摩擦表面問充以潤滑油,可大大減小摩擦系數,從而促使摩擦阻力減小,使機械磨損減低。故機器的運轉有無潤滑油以及正確選擇潤滑材料,合理制定潤滑制度以及加強潤滑管理都是很重要的,它對機器的使用壽命影響很大。
2、表面加工質量。機件經過加工后,其摩擦表面不可能得到理想的幾何形狀,總要留下切削工具的刀痕或砂輪磨削的痕跡而構成凹凸狀的不平度。一般情況下,表面加工粗糙的,開始磨損較快。
當磨到一定時間,不平度大致消除后,磨損便減慢下來,故表面加工精度的要求應根據零件工作的特點來選擇,不要盲目追求過高的加工質量。實驗指出,過于光滑的表面不一定具有好的耐磨性能,因為這時潤滑油不能形成均勻的油膜,兩接觸面容易發(fā)生黏結,反而使耐磨性變壞。
3、材料。材料的耐磨性主要取決于它的硬度和韌性。材料的硬度決定于金屬對其表面變形的抵抗能力。但過高的硬度易使脆性增加,使材料表面產生磨粒的剝落。而材料的韌性可防止磨粒的產生,提高其耐磨性能。
另外,增加材料的化學穩(wěn)定性還可以減少腐蝕磨損。增加材料本身的孔隙度可以蓄積潤滑劑,從而減少機械磨損,提高零件的耐磨性。不同材料有不同的機械性能,相同的材料采取不同的熱處理方式可使其機械性能得到改善。因此合理的選用材料和熱處理方式對減少機械磨損是很有意義的。
4、安裝檢修的質量。安裝零件的正確性對機器壽命有很大的影響,如不正確地擰緊軸承蓋與軸承座的連接螺釘、兩結合面不對中、配合表面不平以及軸承間隙調整得不合適等,都能引起單位載荷在表面上不正確的分布或者產生附加載荷,因而使其磨損加快。
磨損失效分析試驗步驟
1.現場調查及宏觀分析 2.測量磨損失效情況 3.檢查潤滑情況及潤滑劑質量 4.摩擦副材質的檢查 5.進行必要的模擬試驗 6.確定磨損機制,分析失效原因,提出改進措施。