磨损失效的主要类型、显微机制、影响因素、注意问题等
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨随着矿业的不断发展，矿山机械也得到广泛应用，在生产过程中磨损失效问题也逐渐凸显。
矿山机械的失效常常导致生产效率下降和成本增加，因此必须及时分析其磨损失效原因并采取有效的处理方法。
1.材料的选择不合理：在材料选择上面，要根据所需的机械的作用环境、使用工况和材料性能，选择合适的材料才能达到较好的耐磨效果。
选择不当，如选用硬度大但不耐冲击的材料，就会导致机械失效。
2.摩擦磨损：在机械运行的过程中，由于物体之间的相对运动，会产生机械磨擦，导致磨损失效。
运动状态的不同，磨损方式也不同。
3.磨料的作用：在矿山生产中存在大量的磨料，如果机械的表面和磨料直接接触，极易出现磨损失效。
所以在机械的设计中，应考虑到磨料的影响并将其避开。
4.过载：机械在工作过程中，如果超出设计的负荷范围使用，就会造成过载，甚至是损坏，影响机械的寿命。
5.使用环境：环境的酸碱度、氧气含量、气温等的影响，会对机械产生一定的损害。
1.合理设计：合理的设计可以降低磨损的发生。
在设计的时候要避免磨料的影响、尽量减小摩擦和磨损，并要保证设计的机械能在稳定的工作范围内。
2.材料的选择：选择合适的材料也是一种有效的处理方法。
在选择材料时，应根据机械使用的环境、负荷、工作状况等需要选用合适的材料。
3.磨损面的辅助性处理：通过磨损面辅助性处理，控制磨损过程，可以延长机械的使用寿命。
处理方法有波纹处理、表面喷涂等。
4.维护保养：定期的维护保养对于机械的使用寿命非常重要。
在维护保养上，要注意选用适当合理的润滑油，检查机械的磨损情况，及时更换零部件等。
5.制定合理的使用规范：在机械使用前，要了解和掌握机械的使用规范并制定合理的使用规范。
尽可能减少机械的运行状况及行驶路线到达、开始和停止时间的变化等。
避免过载、超速运行以及使用区域不当造成的机械磨损失效。
总之，要提高矿山机械的耐磨性能不仅要选择适当的材料，还需考虑设计、制造、使用和维护等全方面因素。
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨
矿山机械磨损失效原因及处理方法探讨矿山机械在长时间的运行过程中，由于各种因素的影响，会出现磨损和失效的情况。
磨损和失效不仅会影响设备的性能和寿命，还会带来生产停顿和维修成本的增加。
本文将探讨矿山机械磨损失效的原因及处理方法。
矿山机械磨损失效的原因主要有以下几点：1. 磨损：长时间的工作会使机械的各个部件发生磨损，主要包括磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
这些磨损会导致机械部件的尺寸、形状和表面质量的变化，从而影响机械的工作性能。
2. 腐蚀：机械在潮湿环境下工作时容易受到腐蚀的影响，导致金属表面的减薄或结晶失真，从而降低机械的强度和硬度。
3. 疲劳：长时间的振动、冲击和变形会导致机械部件产生疲劳破裂，从而引发机械的失效。
4. 温度变化：机械在高温或低温下工作时，会产生热胀冷缩的效应，导致机械部件的尺寸发生变化，从而加剧机械的磨损和失效。
针对以上原因，可以采取以下处理方法来延长机械的使用寿命和降低磨损失效的风险：1. 定期检修：定期对机械进行维护和检修，及时更换磨损严重的零部件，修复或更换腐蚀严重的金属表面。
2. 使用合适的材料：根据机械的工作环境和使用条件，选择合适的材料来制造机械部件，提高其抗磨损和耐腐蚀性能。
3. 加强润滑：合理选择润滑剂和润滑方式，保证机械部件的良好润滑，降低机械的磨损和摩擦。
4. 控制温度变化：采取合适的散热措施，保持机械的温度稳定，从而减小热胀冷缩的效应。
5. 设计合理的结构：在机械的设计中考虑到材料的强度和硬度，合理布置零部件的连接方式和力学结构，避免疲劳破裂的发生。
矿山机械磨损失效是一个复杂的问题，受到多种因素的共同影响。
通过定期检修、使用合适的材料、加强润滑、控制温度变化和设计合理的结构等方法，可以降低机械的磨损失效风险，延长其使用寿命，提高生产效益。
材料磨损失效分析简述
材料磨损失效分析简述材料磨损失效分析简述摘要：综述了磨损失效的常见类型及该磨损失效的的影响因素，包括材料的磨损失效过程，指出了降低材料磨损失效的措施，为预防工程领域材料的磨损失效提供了方向。
关键词：磨损失效；类型；影响因素；过程；预防措施The Review Of Wear Failure Analysis In Materials Abstract:The common types and its influencing factors was summarized. Including the process of wear failure of materials.And the measures of how to reduce wear failure was pointedout.Pointed directions how to preventing wear failure in engineering material field.Key words:wear, failure; classify; influencing factor;process; precautionary measures 引言磨损失效是机械设备和零部件的三种主要失效形式———断裂、腐蚀和磨损失效形式之一。
世界一次能源的三分之一、机电设备的70%—80%是由于各种形式的磨损而产生故障[1]。
磨损不仅造成大量的材料浪费，而且可能直接导致灾难性后果。
因此,研究磨损失效的原因,制定抗磨对策、减少磨损耗材、提高机械设备和零件的安全寿命是极为有必要的。
1 常见磨损失效类型及其影响因素1.1粘着磨损当一对磨擦副的两个磨擦表面的显微凸起端部相互接触时，即使法向负载很小，但因为凸起端部实际接触的面积很小，所以接触应力很大。
如果接触应力大到足以使凸起端部的材料发生塑性变形而且接触表面非常干净，彼此又具有很好的适应性，那么在磨擦界面上很可能形粘着点。
7磨损与腐蚀失效分析资料
2
2
7.1 磨损失效分析
7.1.2 磨损失效分析
磨损失效分析可以概括为： 用宏观及微观分析方法对磨损失效零件的表面、剖面及 回收到的磨屑进行分析，同时考虑工况条件的各种参数对零 件使用过程造成的影响，再考虑零件的设计、加工、装配、 工艺和材质等原始资料，综合分析磨损发生发展的过程，判 断早期失效的原因，或耐磨性差的原因。从而使选材、加工 工艺和结构设计更趋合理，以达到提高零件使用寿命及设备 稳定可靠的目的。
2
4
7.1 磨损失效分析
1、磨损失效分析的步骤
（3）检查润滑情况及润滑剂的质量：检查润滑剂的类型，使 用效果，是否变质等；检查润滑方式是否合理，过滤装置是否 有效。 （4）摩擦副材质的检查：力学性能、化学成分、钢种气体、 夹杂物含量等；注意摩擦副工作前后的变化情况，表层及附近 金属有无裂纹、异物嵌入、二次裂纹、塑性变形及剥落等情况。 （5）进行必要的模拟试验 ，并分析磨损表面、亚表面及磨屑 的组织结构、形貌特征。 （6）确定磨损机制，分折失效原因，提出改进措施 。
损碎片的产生和剥落过程，为磨损理论研究提供重要的实验依 据。
（3）磨屑分析
2
6
7.1 磨损失效分析
3、磨损失效模式的判断
粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、微动磨损
（1）粘着磨损的特征及判断
局部应力很高，产生严重塑性变形并产生牢固的粘合或 焊合。强度较低的金属亚表层发生剪切撕脱，造成软金 属粘着在相对较硬的金属表面，形成细长条状，不均匀， 不连续的条痕；而在较软金属表面则形成凹坑或凹槽； 粘合处强度进一步增加，使剪切断裂面深入到金属内表 面，在较软金属表面形成梨沟。
2
15
7.2 腐蚀失效分析
机械磨损的种类及解决方法
机械磨损的主要类型和解决方法许多机械的运行环境大多都很恶劣，受环境的影响机械零件的磨损也加快，零件的失效形式有很多，因磨损、变形、断裂、腐蚀和蠕变引起的零件失效是最主要的原因。
磨损是零件失效的主要形式，据统计有75％的机械零件是由于磨损而失效的。
多数机械设备由于负荷重、冲击大、温度高，工作环境恶劣等因素，机械磨损更为显著。
根据机械磨损产生的原因和磨损过程的本质，磨损又可分为黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
（1）黏着磨损：微观地看矿山机械零件表面都是凸凹不平的，两表面接触时，实际是局部的点接触。
在相对滑动和一定载荷作用下，接触点发生塑性变形或剪切，使零件表面温度升高，表面膜破裂，严重时表面金属软化或熔化。
此时接触面产生黏着，由于相对运动，旧的戳着点不断被剪断。
新的教着点又形成。
如此循环构成熟着磨损。
（2）磨粒磨损：硬的颗粒或凸起物在摩擦过程中引起材料脱落的现象称磨粒磨损。
据国外统计，在冶金矿山机械工业中，由于磨粒磨损而引起的损失约占成本的40％；在煤炭工业中占成本的30％。
所以由磨粒磨损引起零件失效所占比例是较高的。
（3）表面疲劳磨损：疲劳磨损是机械表面有摩擦存在的情况下，同时存在交变接触应力致使表面产生初生的显微裂纹，并不断发展引起材料微粒脱落的现象。
例如滚动轴承滚动体表面、齿轮齿面分度圆附近、钢轨与轮的接触表面等，常出现小麻点或痘斑状凹坑，这就是典型的表面疲劳磨损所致。
疲劳磨损与零件疲劳破坏的主要区别是前者存在摩擦和磨损，表面发生塑性变形和发热现象，且受液体润滑介质的影响。
而后者主要受交变应力作用引起疲劳破坏。
（4）腐蚀磨损：当两表面在腐蚀环境（气体或液体）中摩擦时，会在机械表面上产生反应生成物，反应生成物与表面结合能力弱，在不断的摩擦中一般都会磨掉，磨掉后露出的金屈又迅速生成新的反应物，如此反复形成腐蚀磨损。
它与一般化学府蚀的根本区别是后者没有摩擦。
为了解决机械磨损的问题，需要减少机械部件之间以及机械部件与其他颗粒物的接触面及摩擦力，减少机械与腐蚀环境的接触。
煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施
煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施摘要：由于煤矿井下作业环境恶劣，开采机械易磨损失效，不利于生产的顺利进行。
所以，如何有效降低煤矿机械的磨损失效问题将会成为煤矿工程探讨的热点之一。
本文简述了煤矿机械磨损失效造成的危害，分析了导致煤矿机械磨损失效的各种可能原因，还针对发现的原因制定了较为详尽的解决对策，希望能够为煤矿机械磨损问题提供一些启发。
关键词：煤矿机械磨损失效我国是一个能源消耗大国，对煤炭资源的需求量比较大。
为了满足居民和企业的需要，提高煤炭的开采量，大型的机械应运而生，如采煤机、掘进机、刮板输送机、胶带输送机、提升机等。
随着技术的改进和科技的发展，机械的设计和开采效率都日趋完善，机械的使用给企业创造了大量的效益，但是由于机械磨损而带来的损耗，却不可小窥。
我国的煤炭企业因为机械的损耗，每年的资金投入达到80亿元，主要用于机械的维护和更新，而由于机械磨损，导致生产中断的损失更是无法估计。
1磨损失效的原因和形式1.1工作环境差我国的煤矿开采主要是以地下开采为主，露天开采占的比重很小。
所以大部分煤矿机械的工作环境都是处于矿井之下，环境相对封闭，煤屑、粉尘、矿料粉末充斥其中。
这些颗粒粉尘很容易就进入轴承内部，与轴承的滚子和轴承圈相互摩擦，加快轴承的磨损[2]。
1）胶带输送机的托辊采用轴承来支撑转动，在输送煤矿时，一些硬度较高的粉尘会混入轴承密封腔内，影响了润滑脂的润滑效果，并且使轴承内部产生磨粒磨损，甚至是干摩擦，加快了轴承的损耗，影响托辊正常运转。
另外，托辊旋转的不畅，还可能导致托辊与胶带之间发生滑动摩擦，加重了托辊和胶带的磨损；2）矿车的车轮也采用轴承旋转支撑，轴承不仅降低轮轴的转动摩擦，还承担着矿车车皮和煤矿的重量。
如果混入水和煤炭以及其他颗粒，将导致转动不良，再加上承受的载重，会使轴承加速磨损，1.2工作强度高由于工人操作不熟，以及有目标产量的指标，使得机械设备的工作强度大，所处的工作级别高。
浅谈煤矿机械设备的磨损失效及处理方法
浅谈煤矿机械设备的磨损失效及处理方法摘要：煤矿机械设备是煤矿生产过程中不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接影响到设备的使用寿命，关系到煤矿企业经济效益的高低，因此控制机械设备的质量是增强煤炭安全、降低成本的有效措施。
本文对此分析了煤矿机械设备磨损失效的常见类型，并提出了相应的处理方法。
关键词：煤矿机械设备, 磨损失效, 处理方法Abstract: the mechanical equipment of coal mine coal mine production process is an indispensable part of the performance quality directly affect the service life of equipment, relates to the coal mine enterprise economic benefits, or so control the quality of the mechanical equipment is to enhance safety of coal, lower the cost of effective measures. In this paper, this analysis of the failure of coal mine machinery equipment wear common type, and puts forward the corresponding processing method.Keywords: coal mine machinery equipment, wear failure, the treatment method一煤矿机械设备磨损失效的常见类型（1）刮板输送机磨损失效刮板输送机磨损失效主要表现在腐蚀磨损与摩擦磨损两种形式上。
刮板输送机主要是通过链条来拖动刮板，在中部槽内滑动而输送物料的，磨损最为突出的部分主要集中在中部槽、链条、刮板等内部的齿轮上。
零件失效的形式与原因-精选文档
二、失效的基本形式
按失效模式和失效机理对失效进行分 类是研究失效的重要内容。 Evaluation only. eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 汽车零部件按失效模式分类可分为磨 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 损、疲劳断裂、变形、腐蚀及老化等五类；
表 层 上 脱 落 下 来 。不 排 除 同 时 存 在 磨 料 直 接 切 下 金 属 的 过 程 。滚 动 接 触 疲 劳 破 坏产生的微粒多呈球形。 “备注”
压 痕 处 的 金 属 产 生 变 形 ， 磨 料 压 入 的 深 度 达 到 临 界 深 度 时 ， 随 压 力 而 产 生 的 拉 伸 应 力 足 以 使 裂 纹 产 生 。裂 纹 主 要 有 两 种 形 式 ， 垂 直 表 面 的 中 间 裂 纹 和 从 压 痕 底 部 向 表 面 扩 展 的 横 向 裂 纹 。
选材不合理； 制动蹄片材料热稳定系数不好； 制造工艺过程中 产生裂纹、高残余内应力、表面质量不 操作不合理； 良； 使用； 维修； 汽车超载、润滑不良，频繁低温冷启动； 破坏装配位置，改变装配精度；
轴的台阶处直角过渡、过小的圆角 Evaluation only. 半径、尖锐的棱边等造成应力集中； 花键、键槽、油孔、销钉孔等处， 设计时没有考虑到这些形状对截面的削 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 弱和应力集中问题，或位置安排不妥当；
⒊粘着理论 摩擦力主要取决于剪断金属粘着和冷焊点所需的剪切力。 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. ⒋分子－机 械理论 发生在接触点处分子吸引和机械啮合所构成的合成阻力就 是所谓的摩擦力。在载荷作用下的接触表面的相互作用可 分为机械作用（取决于表面变形）和分子作用（取决于原 子相互吸引），在摩擦过程中所占比例与材料的表面粗糙 度、载荷大小、材料种类等因素有关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磨损失效是机械设备和零部件的三种主要失效形式———断裂、腐蚀和磨损失效形式之一。
通常磨损过程是一个渐进的过程,正常情况下磨损直接的结果也并非灾难性的,因此,人们容易忽视对磨损失效重要性的认识。
实际上,机械设备的磨损失效造成的经济损失是巨大的[1～10,15]。
美国曾有统计,每年因磨损造成的经济损失占其国民生产总值的4%。
2004年底由中国工程院和国家自然科学基金委共同组织的北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示,磨损损失了世界一次能源的三分之一,机电设备的70%损坏是由于各种形式的磨损而引起的;我国的GDP只占世界的4%,却消耗了世界的30%以上的钢材;我国每年因摩擦磨损造成的经济损失在1000亿人民币以上,仅磨料磨损每年就要消耗300多万吨金属耐磨材料。
可见减摩、抗磨工作具有节能节材、资源充分利用和保障安全的重要作用,越来越受到国内外的重视。
因此,研究磨损失效的原因,制定抗磨对策、减少磨损耗材、提高机械设备和零件的安全寿命有很大的社会和经济效益。
1 磨损和磨损失效的主要类型磨损———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。
通常,按照磨损机理和磨损系统中材料与磨料、材料与材料之间的作用方式划分,磨损的主要类型可分为磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等类型。
1.1 磨料磨损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称为磨料磨损。
影响这种磨损的主要因素:在多数情况下,材料的硬度越高,耐磨性越好;磨损量随磨损磨粒平均尺寸的增加而增大;磨损量随着磨粒硬度的增大而加大等。
1.2 粘着磨损在两摩擦表面相对滑动时,材料发生"冷焊"后便从一个表面转移到另一个表面,成为表面凸起物,促使摩擦表面进一步磨损的现象称为粘着磨损。
影响粘着磨损的主要因素:同类的摩擦副材料比异类材料容易粘着,采用表面处理(如热处理、喷镀、化学处理等)可以减少粘着磨损;脆性材料比塑性材料抗粘着能力高;材料表面粗糙度值越小,抗粘着能力也越强;控制摩擦表面的温度,采用的润滑剂等可减轻粘着磨损等。
1.3 冲蚀磨损当含有流动微粒(固、液或气体)的流体冲击材料表面造成的一种磨损现象称为冲蚀磨损。
影响冲蚀磨损的主要因素是流动微粒的冲击速度及角度等。
1.4 疲劳磨损当两种材料相对运动(滚动或滑动)时,接触区受到循环应力的反复作用,当循环应力超过材料接触疲劳强度,接触表面或表面下某处形成疲劳裂纹,造成表面层局部脱落的现象称为疲劳磨损。
影响疲劳磨损的主要因素:零件表面硬度越高,产生疲劳裂纹的危险性越小;减少表面粗糙度,可改善零件疲劳寿命;高粘度的润滑油能提高抗疲劳磨损的能力,有利于提高疲劳寿命等。
1.5 腐蚀磨损摩擦过程中,摩擦面与周围介质发生化学或电化学反应,造成表面材料的损失现象,称为腐蚀磨损。
影响腐蚀磨损的主要因素:腐蚀介质(如酸、碱、盐)的性质、零件表面氧化膜的性质和环境温度与湿度等。
1.6 微动磨损在相互压紧的金属表面间由于微小振幅振动,使接触面产生氧化磨损微粒,难以从接触部位排除,就会发生微动磨损。
影响微动磨损的主要因素:同类材料相接触要比异类材料相接触时磨损情况严重的多。
表1为工业领域中不同磨损类型的统计表[9],实际上大多数的工业领域中的磨损失效现象是以上述几种磨损形成的复合形式出现的。
上述磨损的分类方法比较常用,实际上这类方法里包含两类磨损,即由于磨料作用于材料表面造成的磨料磨损以及摩擦副之间的摩擦导致的磨损。
对于磨料磨损还可以进一步按不同分类方法进行分类:例如,两体磨损、三体磨损、凿削磨损、高应力磨损、低应力磨损、切削磨损、变形磨损等,此处不再罗列。
2 磨料磨损失效的显微机制从表1工业领域中磨损类型的统计表可知,磨料磨损占磨损类型的50%,是磨损失效中最主要的一种类型。
本文重点讨论磨料磨损的失效分析。
一般来说,在磨料磨损过程中,材料的迁移主要有切削、变形和脆断三种形式。
2.1 切削机制磨料颗粒作用在材料表面,颗粒上所承受的载荷分为切向分力和法向分力,在法向分力作用下,磨粒刺入材料表面,在切向分力的作用下,磨粒沿平面向前滑动,带有锐利棱角和合适攻角的磨粒对材料表面进行切削,如图1a,b所示。
如果磨粒棱角不锐利,或者没有合适的攻角,材料便发生犁沟变形,磨粒一边向前推挤材料,一边将材料犁向沟槽两侧,如图1c所示。
在切削的情况下,材料就像被车刀车削一样从磨粒前方被去除,在磨损表面留下明显的切痕,在磨屑的切削面上也留有切痕,而磨屑的背面则有明显的剪切皱褶,如图1d所示。
(a) 锐利棱角磨粒的犁削 (b) 材料表面切削形貌(c) 棱角不锐利磨粒的切削 (d)磨屑表面形貌图1 磨料颗粒作用磨损表面示意图和磨损形貌2.2 变形机制在滑动磨粒磨损中,由于磨粒不具备有利的攻角如图1c,并不是一次犁就产生磨屑,在磨粒的反复多次作用下,形成薄的片状碎屑,这种磨屑表面比较光滑,看不到磨痕和剪切褶皱,这类磨损则属于变形机制。
图2 变形后脱落的扁平状图3 材料脆性断裂、图4 不同材料硬度所对应的磨屑形貌微观剥落的形貌磨损机理当磨料以较大的角度作用于材料表面时,材料不具备被切削的条件,此时,磨料颗粒将材料从坑中挤出,在众多磨粒反复作用下,材料多次变形硬化失去塑性,直到应力超过材料的强度极限后形成扁平状磨屑脱落,此类磨损多发生于颚式破碎机及锥式破碎机的齿板和破碎壁表面,磨屑如图2所示。
但是值得注意的是,对于这类工件,宏观上磨料与材料似乎没有相对滑动,在微观上材料表面的磨料还是有一部分作滑动或者转动,这时仍是可以直接产生短切屑或凿屑。
2.3 脆断机制硬而脆的材料遇到磨粒磨损时,由于磨料不易刺入材料使材料发生塑性变形,更不易被切削,这时材料常常是以脆性断裂、微观剥落的机制发生迁移,宏观上便是发生了磨损,如图3所示。
图4表示了不同性质的材料所对应的不同磨损机理,可见不同的磨损机理在不同性质材料之间可以转化。
3 磨损失效的影响因素材料的耐磨性不是材料自身固有的性质,它是磨损系统的函数,同一材料在不同工况下表现出的磨损特性不尽相同,因此,有必要了解磨损系统中各参量对材料的耐磨性和磨损失效的影响。
3.1 磨损环境条件的影响3.1.1 压力的影响一般来说,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于材料的刺入深度增加,对材料表面进行切削或变形的能量随之增强。
3.1.2 速度的影响对于不同磨损种类,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,极端的例子是高压水射流切割以及气蚀等,这是因为速度决定输入给磨损表面的能量,能量越高,磨损越严重。
3.1.3 冲击角度的影响冲蚀磨损中冲击角度对磨损的影响非常大(图5),图5a为材料在不同冲击角度下的磨损特性。
可见,冲击角度对脆性材料和韧性材料的影响不同。
对于玻璃、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,通常工程上用的金属耐磨材料介于两者之间。
硬质合金和碳钢的冲击角度对磨损量的影响见图5b。
掌握不同材料在特定磨损工况下的最大磨损角度和最小磨损角度,对于冲蚀磨损下耐磨材料的选择和抗磨对策的制定有重要指导意义。
(a)(b)图5 不同冲击角对磨损特性和磨损量的影响3.2 磨料特性的影响在磨料的诸多特性中,磨料硬度的影响最为重要,早在20世纪40年代,苏联的赫鲁绍夫[6]以及后来英国的理查森都有过大量的研究,对此将在后面结合材料硬度进行叙述。
3.2.1 磨料粒径的影响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。
3.2.2 磨料粒形的影响磨粒的粒形对磨损有很大的影响,尖锐磨粒的磨损能力很强,而圆钝的磨损能力相对较差。
这是因为尖锐的磨粒可以比较容易地刺入材料表面,引起材料的塑性变形,或者直接切削材料,而切削是一次成屑,所以尖锐磨粒的磨损能力很强。
3.2.3 磨料中水分的影响实际工程中,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。
另外,对于摩擦磨损,润滑剂达到一定量时,润滑和减磨效果就不再增加,而磨料磨损的磨损量先是随着水分增加而增加,达到最大值后,随水分的增加而下降,其极端情形为砂浆磨损。
3.3 材料特性的影响材料特性对磨损的影响非常大,工程耐磨材料主要有金属和非金属两大类,用于耐磨用途的非金属材料主要有陶瓷、橡胶。
在水平和低角度磨损时,陶瓷显示出了优异的耐磨性,特别是在高温工况下更是如此。
在垂直或大角度冲击磨损工况下,橡胶材料表现出色,特别是在湿磨料磨损时更是如此。
不同的材料在同样磨损条件下所表现出的磨损特性不尽相同。
金属耐磨材料兼备强度、韧性和耐磨性于一身,应用最为广泛。
在金属材料性能与磨损的关系中,研究得最多的依然是硬度的影响,早期赫鲁绍夫、理查森所作的工作是经典的,直到现在依然被广泛引用,如图6所示[12]。
对于纯金属(图6中的曲线1,2所覆盖的范围),随着材料硬度的增加,相对耐磨性随之增加并呈现出较好的线性关系。
而对于某一种碳素钢或合金钢(图6中的曲线3,4,5),采用热处理使之硬度在200～800HV之间变化时,随硬度增加其相对耐磨性的增加比较缓慢。
图6 材料硬度与相对磨损性的关系[13] 图7 金属磨粒磨损量和磨损比与磨粒硬度的关系(H1和H2分别为材料M1和M2的硬度)在研究磨损机理和磨损特性时,常常单独考察材料硬度的影响或者磨料硬度的影响。
实际在工程上,更有意义的是材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,材料硬度与磨料硬度的比值与磨损量之间有如图7的关系。
图中H1和H2分别为材料M1和M2的硬度。
图7为两种不同硬度金属随着磨料硬度变化时的磨损体积变化以及两种材料磨损体积之比的变化规律[8],在图7a中,对于较软的材料M1而言,当磨料的硬度小于材料的硬度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材料硬度左右时,磨损对磨料硬度最为敏感,当磨料硬度超过材料的硬度后,继续提高磨料的硬度对磨损没有影响。