3.疲劳磨损
黏附磨损和磨粒磨损的机理是基于固体表面的直接接触,磨损在摩擦一开始就出现,并且在整个摩擦过程中持续下去。但这两种磨损机理尚不能解释摩擦副被油膜隔开,表面间无尘埃及金属等颗粒的磨损,这种类型的磨损称之为疲劳磨损。设计、制造很好的滚动轴承的磨损即属于这种情况。滚动轴承在滚动过程中,滚动元件之间有一层润滑油膜,两个零件的表面虽然不直接接触,但对面的强大应力可通过油膜传递过来。疲劳磨损与剪切应力的大小和剪切的次数有关,当剪切应力超过了材料所能承受的限度时,材料就会出现裂纹,在周期性的剪切力作用下,裂纹扩大,并沿着最大剪切应力的方向扩展到表面。当剪切次数达到临界值时,裂纹就发展到使少量的材料从表面上脱落下来,金属表面出现点蚀、剥落。此时,滚动轴承的使用寿命也就终结了。而滑动轴承的黏附磨损和磨粒磨损在一开始运转时就出现,并使轴承逐渐损坏,可用磨损量来衡量磨损情况。
滑动接触会产生黏附磨损和磨粒磨损,是由于两微凸体接触时,一个微凸体或者两个同时在压力下产生塑性变形而让过,不发生黏结和擦伤。经过多次的这种形式的接触,就会出现疲劳而折断,形成磨损碎片。
影响疲劳磨损的因素很多,有金属的质量、表面硬度、粗糙度和润滑油的性质等。由于金属质量差,在金属中就会含有杂质及空隙等,当受到交变应力的作用时,杂质、空隙的尖角处容易产生裂纹,形成早期破坏。润滑油的性质对疲劳磨损有影响,在其他性质相近的情况下,增大黏度能延缓出现损坏的时间。四球机试验结果表明,当黏度从50rTirri2/s增加到650mm2ls时,损坏出现的时间比原来的长3倍,在有润滑油的滚动接触过程中,材料表层受到周期性载荷作用引起表层塑性变形,致使表面硬化,最后在表层出现初始裂纹。初始裂纹向与滚动方向呈小于450的倾角方向扩展,并由表及里扩展。当润滑油楔入裂纹中后,若滚动物体的运动方向与裂纹端部方向一致,滚动物体接触到裂纹口时,当裂口封住,使裂纹内的润滑油产生很大压力,迫使裂纹扩展,最后扩展到一定深度,在载荷继续作用下,裂纹与表面间的小金属块折断,形成痘斑状凹坑。
当两个滑动表面接触时,通过接触点传递正向和切向力。较硬表面的微凸体,在滑动时会使软表面发生塑性变形,由于传递力的反复作用,表面的塑性变形增大,因而引起次表面出现空隙。在力的反复作用下,空隙增大,并与相邻的空隙连接形成裂纹,当裂纹发展到一定长度就会伸延向表面,最后使表面层脱落,形成长而薄的磨损碎片。
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