磨粒磨损的类型:研磨磨损的失效特征

硬的颗粒或硬的凸出物在与摩擦表面相互接触运动过程中,使材料表面损耗的一种现象或过程,称为磨粒磨损,又称为磨料磨损、研磨磨损。这种磨损发生在摩擦副一方的硬度比另一方大得多或接触面之间存在硬质点时。

这些硬的颗粒主要通过滑动向接触表面施加载荷,有时会叠加冲击应力,应力反复作用,由于颗粒大小、硬度不同以及摩擦材料的不同,有的金属构件几何形状发生很大的改变,有的材料表面会形成或粗或细的线痕,有些细的线痕放大才可看到,目视如抛光的效果一样。材料表面与磨粒接触的部位形成压应力,相邻区域为拉应力。

根据参与工作物体的不同将磨粒磨损的失效类型分为二体磨粒磨损和三体磨粒磨损。

1.二体磨粒磨损

二体磨粒磨损是指磨粒沿着一个固体表面相对运动产生的磨损。当磨粒运动方向与固体表面接近平行时,磨粒与表面接触处的应力较低,接触表面产生擦伤或较浅的犁沟痕迹。当磨粒运动方向与固体表面接近垂直时,磨粒与表面产生高应力碰撞;如果磨粒材质松散且颗粒较小,则应力强度较小,接触表面产生擦伤或较细小的犁沟痕迹;如果磨粒硬、大或颗粒相连,则在接触表面上磨出较深的沟槽,并有较大颗粒从表面脱落。如果有液体,则摩擦化学分量会加速磨损。铸铁材料与经过渗氮的球墨铸铁表面发生的磨粒磨损形成的宏观形貌。

(1)磨钝 由于接触表面硬度低、耐磨性差或磨损保护材料未正常工作,导致材料过快磨损或磨损保护层局部脱落后冲蚀磨损。通常,磨损表面有金属光泽,形成的几何形状会增加运动阻力。

(2)月牙洼磨损 由于磨粒硬度高于材料硬度,接触表面形成线痕或月牙形嵌痕,磨损量大。磨损系统的形状和功能不同,引起不同位置的局部高应力,导致接触表面上不同的磨损速度。

(3)破裂 磨粒硬度高于材料硬度或接触表面变形能力较小或接触表面存在硬质相时,在冲击应力反复作用下,接触表面会局部贝壳状破裂或呈凹洼状,基体无塑性变形,硬质相部分或全部破裂,磨粒易从基体上剥落。

2.三体磨粒磨损

三体磨粒磨损是指磨粒在两滑动摩擦表面之间运动产生的磨损,类似于研磨作用。滑动面之间运动的磨粒由于与金属表面产生接触压应力,逐渐被碾碎并嵌入接触表面。滑动过程中可能会有滚动应力和冲击应力叠加,当此应力循环作用时,形成较高的运动阻力,使接触表面出现几何形状与指定形状的偏差。对于韧性金属,由于嵌磨作用,摩擦表面产生塑性变形或疲劳;对于脆性金属,摩擦表面发生破裂或剥落。这种失效经常会出现在履带连接部位、碾磨设备及开式轴承上。

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