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材料磨损的三个阶段

磨损是相互接触的物体在相对运动中表层材料不断损失或损伤的过程,是一种因摩擦而引起的摩擦副材料的物质损耗,它是伴随摩擦产生的必然结果。

磨损是机械零件失效的三种主要原因(磨损、腐蚀、疲劳)之一。各种机械零件磨损造成的能源和材料的消耗是十分惊人的,据统计,摩擦消耗世界一次能源的1/3左右,约有80%的机器部件的失效是由磨损导致的,而且50%以上的机械装备的恶性事故起因于润滑失效和部件的过度磨损,美国、英国、德国等工业国家每年因摩擦、磨损造成的损失占其国民生产总值(GNP)的2%~7%。

在一般正常工作状态下,磨损可分为三个阶段,见图3-8。

图3-8 机器零件磨损的三个阶段

第一阶段(Ⅰ)是跑合阶段,这个阶段的时间不长。在这个阶段,新机器的摩擦面上那些加工留下来的凸峰很快被磨平,真实接触面积很快增大,磨损速度很快减小,机器随即进入稳定磨损阶段。新机器在开始使用时,必须让机器无载荷运转一段时间度过跑合阶段。由于在这个阶段那些被磨掉的粉末状的材料存留在润滑油中,会起到磨料的作用,使磨损加剧,因此在跑合阶段完成后,应彻底地更换一次润滑油。

第二阶段(Ⅱ)是稳定磨损阶段,这个阶段磨损速度很慢,并且很稳定,这是一个较长的阶段。这阶段的时间就是机器零件的耐磨寿命。机器在这阶段仍然存在磨损,仅仅是磨损速度较小而已,但长期工作终会使磨损量积累到一个较大的程度。例如滑动轴承经过长期运转,孔会变大,并且变得不圆,轴颈则会变细,这就导致孔和轴之间的间隙过大而丧失配合精度,这时磨损开始进入第三个阶段。

第三个阶段(Ⅲ)是剧烈磨损阶段,这个阶段的时间不长。由于机器运转部分精度已经丧失,润滑条件恶化,因此机器将产生异常的噪声,并且产生过大的振动,摩擦部分温度升高,这一系列现象又反过来加快磨损,导致恶性循环,使机器中参加摩擦的零件很快磨坏,最后完全丧失工作性能,不得不更换零件。

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