机械工程博客

材料磨损-机械磨损、腐蚀磨损和粘合磨损

材料磨损-机械磨损、腐蚀磨损和粘合磨损

磨损是通过接触发生的过程。结果,材料颗粒分离,产生的碎片使其加速。减小的细节尺寸意味着零件之间的宽松度增大。这将导致更大的敲击声和噪音,大大缩短机器的使用寿命。

它存在于各种条件和材料中,无论是塑料,结构钢不锈钢. 即使耐磨钢屈服于这些影响。右翼材料的力学性能仍然可以降低磨损速度。

磨损机制各不相同。它们可以是物理的也可以是化学的。原因分为机械性、腐蚀性和粘合性。

机械磨损

机械磨损是最直接的退化类型。每次零件或粒子相互摩擦或碰撞时都会发生这种情况。随后,少量材料脱落,进一步加速了该过程。

磨料磨损

磨料磨损力学

摩擦过程中小颗粒或表面突起的变形效应会产生磨粒磨损。当一种材料比另一种材料硬,而较软的材料是受害者时,就会发生这种情况。磨料磨损的三种主要机制:

  • Manbetxios切割-去除材料(如车削)
  • 碎裂–切割、裂纹形成和进一步磨损的结果会断开碎片Manbetxios
  • 犁削–沿刮削方向将材料移动到侧面

磨料颗粒可能与润滑剂一起从空气中进入系统,或者是先前磨损产生的碎屑。磨粒磨损在许多可能发现此类小碎片的领域是一种危险。例如采矿和钻探设备、农业和建筑机械。

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冲蚀磨损

腐蚀磨损的原因是固体颗粒撞击液体和气体。本质上,粒子在表面上的短暂滑动运动会使表面退化。冲蚀磨损的效率取决于颗粒的速度、形状和硬度。

然而,最重要的因素是磨粒碎片与降解表面的接触角。对于韧性材料,最大磨损发生在小角度(约20°)处。另一方面,脆性材料的反应不同——最大磨损发生在大角度(约90°)下。

如果磨料颗粒在流体中,这种机制称为水力磨料侵蚀。发生这种情况的例子包括混合器、反应器、泵、水轮机等。

如果气体中存在相同的条件,则称为气体侵蚀磨损。这种影响在通风系统、气动运输装置、飞机螺旋桨等方面都很明显。

空蚀磨损

水饱和蒸气压图

气穴磨损仅出现在有流体的环境中。每种液体物质中都有小气泡。当流体的压力降到饱和蒸汽压力以下时,已经存在的气泡首先增大。之后,当压力再次升高时,空化气泡以高达1000 m/s的速度内爆。这可能以极高的频率发生,高达每秒1000次,并导致许多液压冲击和振动。

气穴!解释高清
气穴!解释高清

当与金属表面接触时,气穴实质上会攻击表面。它会侵蚀材料,不断敲打松散的小斑点。告密气蚀的迹象是破裂或卡嗒卡嗒的声音这让我很高兴。因此,在泵、管道等中听到此类噪音应视为警告。

疲劳磨损

循环接触载荷会导致疲劳磨损。当负载高于最大负载时发生材料的疲劳强度. 反复施加该载荷,结果是曲面变形。一段时间后,裂纹出现,持续的磨损敲打材料的松散部分。这进一步加快了这一进程。

滚动和滑动都存在疲劳磨损。因此,运动部件需要润滑。润滑通过一薄层将部件分开,从而减少摩擦。但这种影响在一定程度上仍然存在。疲劳磨损损坏轴承、火车轨道、火车车轮等。

腐蚀磨损

另一种类型的磨损是腐蚀性的,这在汽车上尤其常见黑色金属. 也称为腐蚀性机械磨损,因为在这种情况下,机械磨损伴随着腐蚀。其子类别为氧化磨损和微动腐蚀磨损。

氧化磨损

氧化磨损是最常见的腐蚀磨损类型。随着氧化磨损,材料与氧气发生反应。摩擦会形成一层特殊的富氧化物结构,其厚度仅为1µm。这种薄层称为薄膜。薄膜下方是一层变形的材料层,其特征是位错密度高。

在正常氧化磨损的情况下,机械作用只能去除表面结构。氧化膜不断自我更新,使这一过程持续不断。氧化磨损的速度取决于温度。

微动腐蚀磨损

微动腐蚀磨损是由连接表面以小振幅(20…30µm)持续振动引起的。通常,腐蚀伴随着这种运动。刚形成的氧化层的永久断裂和更新会导致磨损。这种类型的磨损存在于轴承、离合器和齿轮配合、螺栓连接等处。

粘着磨损

粘着磨损

另一种磨损类型,但无任何子组。粘着磨损的特点是一个表面的颗粒通过分子力粘附到另一个表面。它会导致运动部件突然停止,这可能意味着故障。

粘着磨损发生在低速(高达0.6 m/s)和高速(超过0.6 m/s)时。低速时,抗压强度超过材料的屈服强度,并且缺少润滑剂或氧化层。高速运转时,抗压强度高,温度上升到1500°C。这两种情况都会导致粘着磨损。

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