相对运动的物体接触表面发生了固相黏着,使材料从一个表面转移到另一表面的现象,称为黏着磨损。黏着磨损是一种严重的磨损方式,有时可使摩擦副咬死。
黏着磨损机理
摩擦副的表面即使经过极仔细的抛光,实际上还是高低不平的,所以当两物体接触时,总是只有局部的接触。黏着磨损简化模型如图5-35所示。
因此,真实接触面积比名义接触面积(接触面的几何面积)要少得多,甚至在载荷不大时,真实接触面积上也承受着很大压力。在这种很大的压力下,即使是硬而韧的金属在微凸峰接触处也将发生塑性变形,结果使这部分表面上的润滑油膜、氧化膜等被挤破,从而使两物体的金属面直接接触而发生黏着,随后在相对滑动时黏着点又被剪切而断掉,黏着点的形成和破坏就造成了黏着磨损。
图5-35 黏着磨损简化模型
由于黏着点与两边材料力学性能有差别,当黏着部分分离时,可以出现两种情况:若黏着点的强度低于摩擦副两边的强度时,黏着从接触面分开,这时基体内部变形小,摩擦面也显得较光滑,只有轻微的擦伤,这种情况称为外部黏着磨损;与此相反,若黏着点的强度比两边材料中一方的强度高时,这时分离面发生在较弱的金属内部,摩擦面较为粗糙,有明显的撕裂痕迹(微观形貌可以见到韧窝特征),称为内部黏着磨损。相对而言,内部黏着磨损出现得更为普遍,危害也更严重。
比磨损量 W S (单位接触压力、单位面积及单位摩擦距离的磨损量)与材料的压缩屈服强度 R ec (或硬度)及塑性 A 成反比,即
W S = K/ (3 R ec A ) (5-1)
式中, K 为微凸体接触点上产生磨屑的概率。