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机件材料磨损时的七个要素
2020-06-29 09:56:54

磨损——由于机械作用造成物体表面材料逐渐损耗。磨损失效——由于材料磨损引起的机械产品丧失应有的功能。而磨料磨损在整个磨料损耗中所占的比重超过50%。所谓磨料磨损:是由外部进入摩擦面间的硬颗粒或突出物在较软材料的表面上犁刨出很多沟纹,产生材料的迁移而造成的一种磨损现象。分析耐磨材料的磨损机理须从机件磨损的外在环境条件和耐磨材料内在特性两个方面进行考虑。

机件磨损的外在环境条件:有硬度、力度、速度、角度、温度、湿度、粒度等七个要素。

1:硬度:在磨损的诸多特性中,物料硬度的影响最为重要。

2:力度;这里特指物料对磨料的压力。随着磨损压力的增加,磨损量随之增大,因为随着压力的增大磨料对材料的刺入深度增加,对材料表面进行切削变形的能量随之增强。

3:速度:对于不同磨损种类,磨损速度的影响是不同的。滑动磨损情况下,速度的影响并不明显。冲蚀磨损速度对磨损有重要影响,当冲击速度高到一定程度时,原本在滑动磨损或低速情况不造成磨损的物料此时也可以造成磨损。

4:角度:冲蚀磨损中冲击角度对磨损的影响非常大。冲击角度对脆性材料和韧性材料的影响不同。对于陶瓷等脆性材料,随着角度的增加磨损量增加,在接近90°角的垂直冲击条件下,磨损量达到最大,这表明脆性材料不适合在大角度冲蚀工况下使用;对于韧性材料,磨损量先是随着冲击角度增加而增加,在某一角度时达到最大值,其后随着冲击角度的增加磨损量随之下降。这表明韧性材料在低角度工况下工作容易发生磨损,而在高角度时则可充分发挥其耐磨性。这是因为韧性材料硬度较低,低角度冲蚀时磨粒对表面的切削最有利,磨损量即上升,而脆性材料在垂直冲击时,材料表面最容易碎裂剥落,所以磨损量最大。

5:温度:随着温度的升高磨损随着加大。

6:湿度:实际工程中,在金属摩擦副的情况下,液体进入对磨界面,磨损可以大大下降;可是在磨料磨损的情况下,磨料中有水分进入,磨损反而变得严重。

7:粒度: 磨料粒径:对磨损的影响最初随着粒径的增大磨损呈线性关系增大,当达到某个数值即所谓的临界粒径之后,磨损的增长就变得缓慢,或者出现不再增长的情况。

更有意义的是物料与磨料的相对硬度,或者说是硬度比值。从对磨料磨损进行的大量试验发现,物料硬度与磨料硬度的比值与磨损量之间有如图2中的关系。图2中H1和H2分别为物料M1和M2的硬度。两种不同硬度物料随着磨料硬度变化时的磨损体积变化以及两种物料磨损体积之比的变化规律,在图2中,对于较软的物料M1而言,当磨料的硬度小于物料的硬 度H1时,随着磨料硬度的增加,磨损上升缓慢,而当磨料的硬度上升到物料硬度左右时,磨损对磨料硬度最为敏感,当磨料硬度超过物料的硬度后,继续提高磨料的硬度对磨损没有影响。对于硬物料M2也存在同样变化规律,归纳起来可以将磨损分为三个区域:Ⅰ低磨损区,Hs(1.25~1.13),式中Hm为材料的硬度,Hs为磨料的硬度,Ⅱ过渡磨损区,0.8Hs<HM<1.25HS;Ⅲ高磨损区,HM<1.25HS。低磨损区Ⅰ:在Ⅰ区磨损不严重,对于硬度远高于加工物料的工件来说,造成工件有效磨损组份不是加工物料,而是其中的少量高硬度杂质,这些只占百分之几的杂质控制着磨损过程。 过渡磨损区Ⅱ:大多数的磨损常常发生在Ⅱ区,这时矿物与工件的硬度接近,提高工件的硬度可以显着地提高工件的耐磨性,这一情况对于失效分析和耐磨材料的选择具有指导意义。当磨料硬度进一步增加时,即进入高磨损的区,此时磨损不再随磨料的硬度增加或增加得缓慢,在此区内盲目提高材料的硬度,无助于磨损的改善,并且增加了成本.

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