机械设备磨损 - 磨料磨损

机械设备磨损 - 磨料磨损

磨料磨损也称为磨粒磨损，它是当摩擦副的接触表面之间存在着硬质颗粒，或者当摩擦副材料一方的硬度比另一方的硬度大得多时，所产生的一种类似金属切削过程的磨损。

它是机械磨损的一种，特征是在接触面上有明显的切削痕迹。在各类磨损中，磨料磨损约占50％．是十分常见且危害性最严重的一种磨损，其磨损速率和磨损强度都很大，致使机械设备的使用寿命大大降低，能源和材料大量消耗。

根据摩擦表面所受的应力和冲击的不同，、磨料磨损的形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。

1．磨料磨损机理

磨料磨损的机理属于磨料颗粒的机械作用，磨料的来源有外界砂尘、切屑侵人、流体带人、表面磨损产物、材料组织的表面硬点及夹杂物等。

目前，关于磨料磨损机理有四种假说：

(1)微量切削认为磨料磨损主要是由于磨料颗粒沿摩擦表面进行微量切削而引起的，微量切屑大多数呈螺旋状、弯曲状或环状，与金属切削加工的切屑形状类似。

(2)压痕破坏认为塑性较大的材料，因磨料在载荷的作用下压人材料表面而产生压痕，并从表层上挤出剥落物。

(3)疲劳破坏认为磨料磨损是磨料使金属表面层受交变应力而变形，使材料表面疲劳破坏，并呈小颗粒状态从表层脱落下来。

(4)断裂认为磨料压入和擦划金属表面时，压痕处的金属要产生变形，磨料压人深度达到临界值时，伴随压人而产生的拉伸应力足以产生裂
纹。在擦划过程中，产生的裂纹有两种主要类型：一种是垂直于表面的中间裂纹；另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。当横向裂纹相交或扩展到表面时，便发生材料呈微粒状脱落形成磨屑的现象。

2．减少或消除磨料磨损的对策

磨料磨损是由磨料颗粒与摩擦表面的机械作用而引起的，因而，减少或消除磨料磨损的对策也有两方面。

(1)磨料方面磨料磨损与磨料的相对硬度、形状、大小(粒度)有密切的关系。磨料的硬度相对于摩擦表面材料硬度越大，磨损越严重；呈棱角状的磨料比圆滑状的磨料的挤切能力强，磨损率高。

实践与实验表明，在一定粒度范围内，摩擦表面的磨损量随磨粒尺寸的增大而按比例较快地增加，但当磨料粒度达到一定尺寸(称为临界尺寸)后，磨损量基本保持不变。这是因为磨料本身的缺陷和裂纹随着磨料尺寸增大而增多，导致磨料的强度降低，易于断裂破碎。

(2)摩擦表面材料方面 摩擦表面材料的显微组织、力学性能(如硬度、断裂韧度、弹性模量等)与磨料磨损有很大关系。在一定范围内，硬度越高，材料越耐磨，因为硬度反映了被磨损表面抵抗磨料压力的能力。断裂韧度反映材料对裂纹的产生和扩散的敏感性，对材料的磨损特性也有重要的影响。

因此必须综合考虑硬度和断裂韧度的取值，只有两者配合合理时，材料的耐磨性才最佳。弹性模量的大小，反映被磨材料是否能以弹性变形的方式去适应磨料、允许磨料通过，而不发生塑性变形或切削作用，避免或减少表面材料的磨损。