磨損失效分析概述上
機(jī)械零件磨損失效分析,與機(jī)械設(shè)備的失效分析有共同點(diǎn)也有區(qū)別。共同點(diǎn)是分析設(shè)備或零件未達(dá)到預(yù)期使用要求的原因,采取措施,提高零件的使用壽命。其區(qū)別在于磨損零件的損壞原因很明顯,就是磨損所致。不同磨料類型的零件也容易區(qū)分,提高零件使用壽命的方法決定于磨損類型,這往往與零件的使用條件、運(yùn)轉(zhuǎn)參量有密切關(guān)系。不同工況條件下零件磨損的過程不完全一樣,通過對磨損零件的失效分析,可較深入地揭示不同磨損系統(tǒng)中零件的磨損過程,為深入研究磨損機(jī)理提供許多有益的信息,為合理選用耐磨材料提供可靠的依據(jù)。
一、進(jìn)行磨損研究的意義
1966年,英國(H. Peter Jost )提出調(diào)查報(bào)告以后,各國學(xué)者紛紛調(diào)查本國由于摩擦、磨損及潤滑等方面造成的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)最新資料統(tǒng)計(jì),美國機(jī)械設(shè)備零件的磨損,腐蝕和斷裂的三種主要失效形式所造成的經(jīng)濟(jì)損失很接近,分別占國民生產(chǎn)總值的4%左右。如果其使用壽命延長一倍,相當(dāng)于國民經(jīng)濟(jì)總值提高2%。而研究抗磨損措施的費(fèi)用十分有限,僅占1%就可取得明顯效果,這說明進(jìn)行磨損研究意義十分重大。
在各類磨損形式中,磨料磨損所造成的經(jīng)濟(jì)損失最為嚴(yán)重,約占總的經(jīng)濟(jì)損失的50%以上。特別是冶金、礦山、建材生產(chǎn)、煤炭生產(chǎn)、水力及火力發(fā)電、農(nóng)業(yè)和糧油加工等的機(jī)械設(shè)備上的許多零件磨損所造成的經(jīng)濟(jì)損失更為嚴(yán)重。僅備件費(fèi)就耗資達(dá)30億元。
此外,磨損理論研究也是很重要的。雖然磨損現(xiàn)象到處可見,摩擦磨損的理論還很不成熟,一方面它涉及許多學(xué)科的理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù);另一方面又有其相對的系統(tǒng)性,動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn),使得研究進(jìn)展緩慢。這就需要投入更多的人力、物力以揭示其規(guī)律。
二、磨損及磨損分類
當(dāng)兩個(gè)接觸物體發(fā)生相對運(yùn)動(dòng),某物體表面物質(zhì)發(fā)生流失的現(xiàn)象,稱為發(fā)生了磨損。到目前為止關(guān)于磨損的定義還處于爭論階段。美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)的定義為:“由于機(jī)械作用而造成物體表面材料的逐漸損耗”。蘇聯(lián)(I. V. Kragelski )的定義為:“由于摩擦結(jié)合力的反復(fù)擾動(dòng)而造成材料的破壞”。歐洲合作發(fā)展組織的定義為:“由于表面的相對運(yùn)動(dòng)使物體工作表面逐漸喪失物質(zhì)”。并且指出,磨損通常是有害的,但某些零件磨合階段的輕微磨損可能有益;輕微的塑性變形,幾乎在所有的磨損過程都會(huì)發(fā)生??傊?,隨著對磨損研究的深入,磨損的定義會(huì)逐漸確切、統(tǒng)一起來。
同樣,磨損的分類也存在著爭論,可以按磨損發(fā)生的主要機(jī)理來分類;也可以按磨物特性及對磨物之間相互作用狀態(tài)分類?,F(xiàn)按一般分類方法磨損分為五類;
1. 磨料磨損;
2. 粘著磨損;
3. 疲勞磨損;
4. 沖蝕磨損;
5. 微動(dòng)磨損。
磨料磨損又可分為鑿削式磨料磨損;高應(yīng)力輾碎式磨料磨損;低應(yīng)力擦傷磨料磨損。沖蝕磨損又可分為沖刷、沖擊兩類。許多沖蝕磨損零件的磨損過程中還伴有腐蝕和氣蝕的綜合作用,它們加速了磨損的過程。
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