零件表面常见磨损机理的研究.docx

潍坊科技学院 毕业设计（论文） 课题名称：零件表面常见磨损机理的研究学生姓名：高健 学 号：201002060275院 系：汽车工程学院专 业： 机电一体化技术班 级：2010级机电7班 指导教师：张晓亮 2013 年5 月 1 日目录（一） 磨损的分类-1（1） 磨损的分类-1（2） 典型的磨损过程-3（二） 磨损的成因-4（1） 磨损形成的因素-4（2） 磨损表面形态分析-5（三） 磨损避免方法-6（1） 润滑-6（2） 选用耐磨材料-6（3） 进行表面改性-6（四） 结束语-10（五） 参考文献-11 内容摘要自然界中不论机械零件, 还是人造关节都存在着磨损。可以说, 磨损无处不在。它直接影响着机器的运转精度和寿命。而磨损实际是接触表面随着时间增加和载荷作用损伤的累积过程，据相关资料显示，每年全世界近五分之二的生产被摩擦磨损消耗掉。由此可见研究分析磨损机理对社会生产和人类发展有着重大意义，因此,本文就磨损的分类、磨损的形成因素、磨损的避免方法三个方面展开系统的研究与分析。 关键词： 磨损的分类、磨损的形成因素、磨损的避免方法（一）磨损的分类磨损是零部件失效的一种基本类型。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小。 零部件失去原有设计所规定的功能称为失效。磨损的分类根据近年来的研究，人们普遍认为按照不同的磨损机理来分类是比较恰当的，通常将磨损划分为四个基本类型：粘着磨损；磨粒磨损；表面疲劳磨损；腐蚀磨损；微动磨损。磨损类型形成原因现象影响因素粘着磨损边界摩擦，载荷大，速度高，边界膜破坏，表面尖峰接触形成材料转移材料硬度，表面粗糙度，载荷、速度、温度，不同材料配副磨粒磨损表面的微峰或外界硬质颗粒进入摩擦面表面划伤或犁沟现象环境，表面硬度、粗糙度疲劳磨损（也称疲劳点蚀）接触应力反复作用：轴承、齿轮表层金属剥落，形成点蚀凹坑表面硬度、粗糙度，润滑油粘度虽然这种分类还不十分完善，但它概括了各种常见的磨损形式。例如：腐蚀磨损是表面和含有固体颗粒的液体相摩擦而形成的磨损，它可以归入磨粒磨损。微动磨损的主要原因是接触表面的氧化作用，可以将它归纳在腐蚀磨损之内。（1）粘着磨损:粘着磨损是指在相互摩擦的两表面之间，由于温度较高，使摩擦表面的金属局部熔化发生转移粘附在相接触的零件表面的现象。粘着磨损将会在零件表面形成麻点或鳞尾状磨痕。严重的粘着磨损会产生零件表层金属内部撕裂，引起摩擦表面咬粘，即两摩擦表面粘附在一起，导致相对运动中止，造成机械事故，曲轴烧瓦和发动机拉缸即属此类。减少粘着磨损的主要措施包括采用科学的磨合工艺、按规定要求强化材料表面、选择合适的表面粗糙度、保持良好的润滑等。（2）磨粒磨损：磨粒磨损是指在相互摩擦的两表面间，由于硬质颗粒的存在而引起零件表面磨损的现象。磨粒磨损将会在材料表面划出沟槽，其磨损程度随运动速度、载荷、磨损硬度等的增大而加剧。减小磨粒磨损的主要措施是防止外来磨粒进人和防止摩擦表面间产生磨粒。(3)疲劳磨损:疲劳磨损是指在周期性载荷长期作用下，相互接触的零件表面产生塑性变形及应力集中，导致形成微观裂纹，随摩擦进程的延续，微观裂纹进一步扩大并交织在一起，最后围成面积而剥落的现象。疲劳磨损将在材料表面形成麻点、裂纹甚至微片剥落。疲劳磨损是汽车滚动轴承、齿轮及凸轮等零件的主要磨损形式。(4)腐蚀磨损:腐蚀磨损是指因材料与周围介质发生化学或电化学反应而引起零部件表面材料损失的现象。腐蚀磨损根据其介质性质等的不同可分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损和穴蚀等3种形式。减小腐蚀磨损的主要措施包括选用耐腐蚀性强的材料、对材料表面进行不同的处理(如表面挤压、表面淬火、碳氮共渗、表面喷锢)及正确的使用维护等。以上介绍的为磨损的四种基本类型，但实际中表现出的磨损，常不能单纯地纳入上述四类基本形式。有许多是以上基本类型的转化或复合。如图（1）、图（2）所示随速度及载荷的变化，磨损类型也在变化。这说明，磨损类型可以随工作条件的变化而发生转化。图1 磨损随速度转化示意图图2 磨损随载荷转化示意图图3 磨损的转化著名科学家查尔德（Child）研究了载荷与速度对软钢-软钢无润滑条件下的磨损状态（见图3），表明磨损随工作条件的改变而发生转化。典型的磨损过程（三阶段） 1、磨合磨损过程 在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度，且在以后过程中，此粗糙度不会继续改变，所占时间比率较小。2、稳定磨损阶段 经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦条件保持相对稳定，磨损较缓，该段时间长短反映零件的寿命。3、剧烈磨损阶段 经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大动载、振动润滑状态改变温升磨损速度急剧上升直至零件失效。（二）磨损的形成因素（1）磨损形成的因素影响磨损的因素很多，但并非都可控制。对于摩擦副的设计者，首先应保证工作参量不致引起磨损由稳态转向严重。也即应当尽可能使润滑膜或吸附膜、反应膜等将固体接触表面分隔开。把稳态时的磨损率限制在一定范围内，以满足设计的工作寿命。常用有效的控制因素有下列多种：材料的选择包括配对材料的组分、结构、金相组织和物理、化学性质等。对于不同的磨损类型有不同的要求。表1列出了不同磨损类型选择材料的要求。表.1 各种磨损类型对材料性能的要求磨损类型配对材料的性能要求粘着磨损不溶焊、不互溶、低表面能、低延展性、高硬度、六方结晶结构等易形成防粘着表面层磨料磨损高硬度、高含碳量、晶粒尺寸小、弹性模量低的细晶组织、纤维状（断口）结构、易于发生加工硬化疲劳磨损耐疲劳、耐腐蚀、表层含杂质较少腐蚀磨损更高的耐腐蚀能力，不易与所用的润滑材料起腐蚀性反应，表面进行耐腐蚀处理润滑剂的选择润滑的主要作用之一是降低磨损，所以要针对可能存在的磨损状况选择合适的润滑剂。应当提醒注意的是：有的润滑剂可能对抗粘着磨损有利，但却会引起更严重的氧化磨损。如含极压添加剂的润滑剂。因此选用时一定要权衡利弊。表面粗糙度根据润滑状态（如流体润滑、边界润滑、固体润滑）的不同，选择合适的粗糙度。机械结构和尺寸设计、安装调试等方面控制磨损如设计尽量用大面积接触，减小接触应力、减少磨损。表面温升和冷却材料的温升是导致摩擦副失效的重要原因，因此改善冷却条件，尽快降低摩擦面的温度是十分重要的。如选用导热性能良好的材料，加大润滑剂流量，增大强制散热面积和增添散热装置等。（2）摩擦表面的形态分析 由于摩擦现象发生在表面层，表层组织结构的变化是研究摩擦磨损规律和机理的关键，现代表面测试技术已先后用来研究摩擦表面的各种现象。 1、摩擦磨损表面形貌的分析 摩擦过程中表面形貌的变化可以采用表面轮廓仪和电子显微镜来进行分析。 表面轮廓仪是通过测量触针在表面上匀速移动，将触针随表面轮廓的垂直运动检测、放大，并且描绘出表面的轮廓曲线。再经过微处理机的运算还可以直接测出表面形貌参数的变化。 目前常用的表面微观形貌分析设备为扫描电子显微镜。电子扫描的图像清晰度好，并有立体感，放大倍数变化范围宽(20-20000倍)，检测范围亦较大。2、摩擦磨损表面结构的分析 金属表面在摩擦磨损过程中表层结构的变化通常用衍射技术来分析，常用的有电子衍射法、 X射线衍射法 。 1）电子衍射的穿透能力小，散射厚度仅为10-710-8 cm。电子衍射可用来进行薄层的摩擦表面分析， 例如研究金属的粘着磨损和摩擦副材料迁移现象。2）X 射线穿透能力大, 散射层厚度可达到10-410-2 cm。X 射线衍射常用来对较厚的摩擦表面的结构分析。例如，此法常用于研究发动机活塞环与缸套表面摩擦磨损后晶体尺寸的变化，单晶铁板在磨料磨损后由铁向铁的转变以及润滑油添加剂在金属表面上的润滑机理。（三）磨损的避免方法润滑润滑是防磨的有效手段。改善润滑技术，包括正确运用润滑原理，合理设计润滑方式和润滑系统，研制开发新型有效的润滑材料等等。但必须注意的是：某种手段对某工况下适用、有效，并不等于它对任何工况都适用。选用耐磨材料根据不同的磨损类型来选择耐磨材料和摩擦副配对。进行表面改性使用整体耐磨材料通常比较昂贵，另外，有些性能能满足耐磨，但不能满足摩擦元件对强度、刚度、韧性等要求。采用表面改性的方法，可以充分发挥材料表面和芯部不同的作用。表面改性有两方面用途： a.试图降低摩擦力 改善负荷分布及接触状态。改性后的表面应具有低剪切强度和润滑作用。通常用（施加）与原表面不同的各种涂（镀）层：如粘结固体润滑膜：借助于粘结剂将固体润滑剂牢固地粘结在摩擦表面上起润滑剂作用的涂层。物理气相沉积镀层：在真空环境中，用物理的方法，在温度场、电场、和或磁场的作用下，把润滑剂或软金属以气相形式沉积到基底材料表面，得到具有润滑性的薄膜。如溅射MoS2或离子镀Ag膜。化学气相沉积涂层：化合物在高温下气化，然后沉积在真空室中加热的基底材料上。或在沉积的同时通入反应气体，在表面上形成新的化合物。如碳膜固体润滑剂擦涂膜：将固体润滑剂直接用软布插涂到摩擦表面上形成的润滑剂涂层。电化学沉积膜（包括共析电镀、电泳、化学镀等）：通过电镀或电解等方法将润滑剂和金属一起沉积在基底表面上。如Au-Cu-Ni-MoS2，Ni-石墨，电泳MoS2等。原位化学转化膜：如硫化氢气体在高温下与镀有MoO3表面起反应转化为MoS2膜。摩擦聚合膜：在摩擦过程中，润滑油脂与金属及添加剂作用产生聚合反应形成的固态润滑膜。LB膜（Langmuir-Blodgett）：是将单分子层连续转移而构成多层组合膜的总称。如将长链化合物二十二烷酸的单分子层和MoS2一起转移在固体基底表面上起润滑作用。b.防止表面损伤 改性后得到耐磨的硬表面。常用的有：机械强化处理，表面化学处理，常规的金属热处理，化学热处理，热喷涂和等离子喷涂膜等。以及近代的物理表面强化技术（包括物理气相沉积、化学气相沉积、激光技术、等离子技术、离子注入和离子束技术等方法）。现介绍几种常用的表面改性技术。机械强化处理 主要有喷砂（干喷和湿喷），喷丸，起冷作硬化作用。 目的与性能：达到一定的粗糙度，有利于机械啮合或储存润滑剂的作用；提高表面硬度，暴露新鲜表面，提高表面活性。表面化学处理 表面化学处理是通过在表面上进行化学反应，使金属形成一个表面层。表面层具有以下不同类型： 多孔型表面层，便于储存润滑剂，如ZnPO3。 活性表面层，易于与其上的润滑膜或边界膜相结合，如FeS。或改变惰性材料表面的钝化性。 防腐蚀、耐磨、改变表面能等。常用的表面化学处理方法有： 钢铁：磷化、硫化、氧化等。可提高其表面上润滑膜的防腐性及耐磨性。 不锈钢：氧化、草酸盐化。可增强不锈钢表面的活性。 铝：阳极氧化、氯化。可提高铝的耐磨性。 铜：氧化。 聚合物：改变聚合物的表面能。如PTFE用四氢呋喃和精萘处理后，磨损率降低到原来的1/200。常规的金属热处理 淬火、表面淬火： 将金属加热到再结晶温度（相变）以上，突然冷却（于水或油中），使材料发生相变。一般是由奥氏体（）转变为马氏体（硬）或再经调质处理得珠光体等。以达到提高硬度或强度的目的。 对于不同成分的金属，可根据其各自的金属合金平衡相图查得合适的热处理规程（包括温度、升温速度、保温时间、冷却速度等）。 普通加热炉中对整体零件加热后淬火，使整体硬度增加；如使用高频加热炉快速加热零件表面，进行表面淬火，可提高表面硬度而保持芯部原有的金相组织。 尚有回火、退火等处理方法，为改善和调整材料性质。 这种处理一般在机械加工过程中进行，由摩擦副的设计及加工部门制订和实施。化学热处理镀热扩散 镀热扩散 金属表面镀层后置于高温下进行热扩散，使镀层中的元素或化合物扩散到金属基体表面，然后进行常规的热处理，以提高材料的摩擦学性能。 有报道用盐浴对某种金属底材上的青铜镀层进行热扩散，然后经退火、回火、冷处理等不同的处理方法，使青铜镀层的结构和摩擦学表面的能量状态发生明显的变化，并具有良好的摩擦学性能。 裴有福、齐毓霖等报道了一种刷镀渗入法。在金属底材40Cr钢和Ly12（铝合金）上分别用电刷镀法制备Sn和Cu+In复合镀层，然后在N2保护下，于密封式管状炉中加热。用X-射线衍射及显微分析，表明底材中渗入了镀层的成分并形成了合金。材料的摩擦磨损性能有明显改善。（四）结束语 在论文即将完成之际，感谢我的指导老师张小亮张老师，他严谨细致、一丝不苟的工作态度是我今后学习、工作中的榜样。他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这篇论文中的每个实验细节和每个实验数据，都离不开您的细心指导，而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快融入这个实验中去。感谢父母无言的支持，焉得媛草，言树之背，父母之恩，无以回报。您们永远开心快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始到论文顺利完成，有多少可敬的老师、友善的同学、真挚的朋友给予我无言的帮助，在这里请接受我最诚挚的谢意！风雨不改凌云志，振衣灈足展襟怀。行方智圆煅内蕴，海阔天空铸宏图。（五）参考文献1.陈耕、汪一麟，摩擦与磨损，同济大学出版社，1989，上海2.郑林庆，摩擦学原理，高等教育出版社，1994，北京3.宫德利，“表面处理对PTFE和HDPE摩擦磨损的影响”，固体润滑4.张绪寿，冶银平，“离子束表面改性及其在摩擦学中的应用”，摩擦学学报，5.桂长林，“摩擦磨损试验机设计基础”，固体润滑9（1990）2，1206.刘家浚等，“铸铁挺杆的磨损”固体润滑4（1984）2，66ag an employment tribunal clai Emloyment tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly. For more informu, take advice from one of the organisations listed underFurther help. Employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation. Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed underFurther help. ation about dismissal and unfair dismissal, seeDismissal. You can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. However, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal. Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. If your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept i. If you are worried about how the time limits apply to you If you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as adamages-based agreement. In England and Wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you win the case.youre clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau. To find your nearest CAB, including those that give advice by e-mail, click onnearest CAB.For more information about making a claim to an employment tribunal, seeEmployment tribunals.The (lack of) air up there Watch m Cay man Islands-based Webb, the head of Fifas anti-racism taskforce, is in London for the Football Associations 150th anniversary celebrations and will attend Citys Premier League match at Chelsea on Sunday.I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Ya ya Toure, he told BBC Sport.For me its about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his experience was.Uefa hasopened disciplinary proceedings against CSKAfor the racist behaviour of their fans duringCitys 2-1 win.Michel Platini, president of European footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actions.CSKA said they were surprised and disappointed by Toures complaint. In a statement the Russian side added: We found no racist insults from fans of CSKA.Age has reached the end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; May be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. Always feel oneself should go to do something, or write something. Twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字开头的年龄已经到了尾声。或许是愧疚于自己似乎把转瞬即逝的很多个不同的日子过成了同一天的样子；或许是追溯过去，对自己那些近乎偏执的怪异信念的醒悟，这些天以来，思绪一直很凌乱，在脑海中不断纠缠。总觉得自己似乎应该去做点什么，或者写点什么。二十年的人生轨迹深深浅浅，突然就感觉到有些事情，非做不可了。The end of our life, and can meet many things really do?而穷尽我们的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？During my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for New Year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things are optional; Junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isnt really grow up, it seems is not so important; Then in high school, think dont want to give vent to out your inner voice can be in the high school children of the feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already cant remember his appearance.童年时，觉得压岁钱和新衣服是过年必备，但是随着年龄的推进，会越来越发现，那些东西根本就可有可无；初中时，以为要有一场暗恋才意味着真正的成长，但三年过去后，自己心平气和的写同学录的时候，突然就发现是不是真正的成长了，好像并没有那么重要了；然后到了高中，觉得非要吐露出自己的心声才能为高中生涯里的懵懂情愫划上一个句点，但毕业晚会的时候最终还是被梗塞在了咽喉，后来再次站在他曾经挥汗如雨的球场，看着他投过篮球的球框时，突然间发现自己已经想不起他的容颜。Originally, this world, can produce a chemical reaction to an event, in addition to resolutely, have to do, and time.原来，这个世界上，对某个事件能产生化学反应的，除了非做不可的坚决，还有，时间。A persons time, your ideas are always special to clear. Want, want, line is clear, as if nothing could shake his. Also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last. Dislike his cowardice, finally found that there are a lot of love, there are a lot of miss, like shadow really have been doomed. Those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一个人的时候，自己的想法总是特别地清晰。想要的，不想要的，界限明确，好像没有什么可以撼动自己。也曾经好像已经下定了决心去做某件事，但更多的时候是最后又打起了退堂鼓。嫌恶过自己的怯懦，最终却发现有很多缘分，有很多错过，好像冥冥之中真的已经注定。那些曾经所谓的非做不可，只是青葱年华里自己给自己注射的一支强心剂，或者说，是自以为是的精神寄托罢了。At the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. Suddenly thought of blue plaid shirt; Those were broken into various shapes of stationery; From the corner at the beginning of deep friendship; Have declared the end of the encounter that havent start planning. Those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是阴暗的，空气里有着刚下过雨之后的清新因子。突然想到那件蓝格子衬衫；那些被折成各种各样形状的信纸；那段从街角深巷伊始的友谊；还有那场还没有开始就宣告了终结的邂逅计划那些年那些天的非做不可，终于和青春一样，都将在我们的人生中谢幕。Baumgartner the disappointing news: Mission aborted. r plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause),e can expect a lot of turbulence. We often close ourselves off when traumatic events happen in our lives; instead of letting the world soften us, we let it drive us deeper into ourselves. We try to deflect the hurt and pain by pretending it doesnt exist, but although we can try this all we want, in the end, we cant hide from ourselves. We need to learn to open our hearts to the potentials of life and let the world soften us.生活发生不幸时，我们常常会关上心门；世界不仅没能慰藉我们，反倒使我们更加消沉。我们假装一切仿佛都不曾发生，以此试图忘却伤痛，可就算隐藏得再好，最终也还是骗不了自己。既然如此，何不尝试打开心门，拥抱生活中的各种可能，让世界感化我们呢？Whenever we start to let our fears and seriousness get the best of us, we should take a step back and re-evaluate our behavior. The items listed below are six ways you can open your heart more fully and completely.当恐惧与焦虑来袭时，我们应该退后一步，重新反思自己的言行。下面六个方法有助于你更完满透彻地敞开心扉。Whenever a painful situation arises in your life, try to embrace it instead of running away or trying to mask the hurt. When the sadness strikes, take a deep breath and lean into it. When we run away from sadness thats unfolding in our lives, it gets stronger and more real. We take an emotion thats fleeting and make it a solid event, instead of something that passes through us.当生活中出现痛苦的事情时，别再逃跑或隐藏痛苦，试着拥抱它吧；当悲伤来袭时，试着深呼吸，然后直面它。如果我们一味逃避生活中的悲伤，悲伤只会变得更强烈更真实悲伤原本只是稍纵即逝的情绪，我们却固执地耿耿于怀By utilizing our breath we soften our experiences. If we dam them up, our lives will stagnate, but when we keep them flowing, we allow more newness and greater experiences to blossom.深呼吸能减缓我们的感受。屏住呼吸，生活停滞；呼出呼吸，更多新奇与经历又将拉开序幕。2. Embrace the uncomfortable We all know what that twinge of anxiety feels like. We know how fear feels in our bodies: the tension in our necks, the tightness in our stomachs, etc. We can practice leaning into these feelings of discomfort and let them show us where we need to go.我们都经历过焦灼的煎熬感，也都感受过恐惧造成的生理反应：脖子僵硬、胃酸翻腾。其实，我们有能力面对这些痛苦的感受，从中领悟到出路。The initial impulse is to run away to try and suppress these feelings by not acknowledging them. When we do this, we close ourselves off to the parts of our lives that we need to experience most. The next time you have this feeling of being truly uncomfortable, do yourself a favor and lean into the feeling. Act in spite of the fear.我们的第一反应总是逃避以为否认不安情绪的存在就能万事大吉，可这也恰好妨碍了我们经历最需要的生活体验。下次感到不安时，不管有多害怕，也请试着勇敢面对吧。3. Ask your heart what it wants倾听内心Were often confused at the next step to take, making pros and cons lists until our eyes bleed and our brains are sore. Instead of always taking this approach, what if we engaged a new part of ourselves that isnt usually involved in the decision making process?我们常