5.机械零件的磨损

机电设备故障诊断与维修主讲教师：黄伯勇南京信息职业技术学院机电工程系机械零件的磨损机械零件的磨损是零件失效的主要模式。研究磨损的意义：1、一般机械设备中约有80%的零件失效报废是由磨损引起。2、磨损引起零件失效导致的损失较大，美国每年损失1000亿美元，直接材料损失200亿。3、磨损影响设备效率，降低设备工作可靠性，导致设备提前报废。4、研究磨损机理，可以掌握其特点，为制定合理的维修策略和计划提供依据，为提高设备寿命服务。运动副摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面形状。零件抗磨损的能力称为耐磨性。磨损↑→间隙↑、精度↓、效率↓、振动↑、冲击↑、噪音↑一、零件磨损的一般规律磨损特性曲线磨合阶段稳定磨损阶段急剧磨损阶段磨损的主要类型：1）磨粒磨损硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸蜂，在摩擦过程中引起的材料脱落现象称为磨粒磨损。硬质颗粒可能是零件本身磨损造成的金属微粒，也可能是外来的尘土杂质等。摩擦面间的硬粒，能使表面材料脱落而留下沟纹。影响磨料磨损的因素:摩擦副材料磨料压力金属表面发生局部塑性变形磨粒嵌入金属表面，切割金属表面表面被划伤2）胶合磨损(粘着磨损)加工后的零件表面总有一定的粗糙度。摩擦表面受载时，实际上只有部分峰顶接触，接触处压强很高，能使材料产生塑性流动。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨损(胶合磨损)。所谓材料转移是指接触表面擦伤和撕脱，严重时摩擦表面能相互咬死。影响胶合磨损的因素:摩擦副接触表面成分与组织摩擦副表面状态局部粘着（冷焊）粘着处被撕掉金属表面被划伤或者金属屑粒脱落局部接触接触面积小应力大润滑油膜、氧化膜被挤破3）疲劳磨损(疲劳点蚀)在滚动或兼有滑动和滚动的高副中，如凸轮、齿轮等，受载时材料表层有很大的接触应力。当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件表面形成小坑，这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。影响疲劳磨损的因素:材质接触表面质量其它因素(应力、间隙、润滑等）4）腐蚀磨损在摩擦过程中，与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损，称为腐蚀磨损化学腐蚀电化学腐蚀全世界每年因腐蚀而报废的钢材与设备相当于年产量的30%。化学腐蚀过程中不产生腐蚀电流，如金属在高温氧化性气氛中、在干燥空气中、在石油及酒精中的腐蚀……都属于化学腐蚀。电化学腐蚀过程中会产生腐蚀电流，如金属在潮湿空气、海水、或电解质溶液中的腐蚀都是电化学腐蚀。高温氧化腐蚀电化学腐蚀应力腐蚀一、高温氧化腐蚀除Au（金）、Pt外，金属中在空气中都会发生氧化，高温会加速氧化过程。腐蚀会导致零件有效截面积减小，承载能力降低。在高温含氧气氛中工作的零件的抗高温氧化能力是一项重要指标。氧化过程（三个步骤）金属失去电子成为金属离子2+2eOO2MM2e氧原子吸收电子成为氧离2+2MMOO金属离子和氧离子结合为金属氧化物氧化膜形成后，将金属基体与氧隔开，金属要继续氧化必须：金属离子及电子（由内向外）穿过氧化膜氧原子或离子（由外向内）穿过氧化膜氧化膜层阻止原子、离子及电子穿过氧化膜的能力，决定了材料的抗氧化性能。Al2O3、Cr2O3、SiO2等氧化膜的熔点高，致密，阻力大；FeO、Cu2O等氧化膜的熔点低，疏松，阻力小；在钢中加入Al、Cr（铬）、Si等元素，因其与氧的亲和力比Fe大，故可优先形成氧化物，从而阻Fe的氧化。二、电化学腐蚀不同金属或同一金属的不同部分存在电极电位差；相互接触；有电介质溶液。产生条件阳极：失去电子发生氧化反应（被腐蚀）电化学腐蚀的过程•阴极：得到电子发生还原反应MMn+＋ne析氢反应（电解质中H+高时）吸氧反应（电解质中O2高时）222HeH22244OHOeOH腐蚀原电池(NH4)Cl碳棒锌外壳•在锌壳上的阳极反应•在碳棒上的阴极反应Zn→Zn2++2e2H++2e→H2结果：Zn被离子化（腐蚀）。F基球墨铸铁在HCl中的电化学腐蚀H2F基体的电极电位比G低，故为阳极，被腐蚀；而在阴极G上析出H2气体。三、改善零件耐蚀性的措施对于化学腐蚀，常采用以下方式：选择抗氧化材料如耐热钢、高温合金、陶瓷材料等；零件表面涂层。对于电化学腐蚀：选择耐腐蚀材料；表面涂层；电化学保护；加缓蚀剂谢谢大家