微動磨損

簡介

微動磨損是指兩表面間由於振幅很小的相對振動所產生的磨損。

發生情況

一般發生在緊配合的軸頸；汽輪機和壓氣機葉片配合處；受振動影響的螺栓、鉚釘等聯接件的接合面；繩和繩輪；液壓裝置中的活塞等處。

發生過程

微動磨損的過程一般是，在一定的接觸壓力下，摩擦副表面的微凸體產生塑性變形和粘著。在小振幅振動作用下粘著點受剪下使粘著物脫落，同時剪下表面被氧化。

發生原理

對於鋼鐵零件氧化物以Fe₂O₃為主，磨屑呈紅褐色。若摩擦副間有潤滑油，則會流出紅褐色的膠狀物質。兩摩擦表面配合緊密磨屑不易排出，這些磨屑往往起著磨料的作用，加速微動磨損過程，如此循環不止，最終導致零件表面破壞。

破壞形式

微動磨損引起的破壞形式主要是擦傷、金屬粘著、凹坑(或麻點)、局部磨損條紋(或溝槽)以及表面微裂紋等。

特點

微動磨損的特點是：在一定範圍內磨損率隨載荷增加而增加，超過某極大值後又逐漸下降；溫度升高則磨損加速；抗粘著磨損好的材料抗微動磨損也好；零件金屬氧化物的硬度與金屬硬度之比較大時，容易剝落成為磨粒，增加磨損；若氧化物能牢固地粘附在金屬表面，則可減輕磨損；一般濕度增大則磨損下降。在界面間加入非腐蝕性潤滑劑或對鋼進行表面處理，可減小微動磨損。螺紋聯接加裝聚四氟乙烯墊圈也可減小微動磨損。

磨損機理

微動磨損和其它類磨損一樣，是一個極其複雜的過程[[i]]，由於表面變形、摩擦溫度、接觸壓力和環境介質等因素的影響，表面層將發生機械性質、組織結構、物理和化學變化。接觸副表面的破壞形式也不是單一的。

自上世紀90年代以後，國外學者在微動損傷的機理研究上提出了開創性新理論：

(1) 第二體理論：該理論認為在微動磨損過程中，由於產生了磨屑，所以摩擦系統會由二體接觸變為三體接觸。三體接觸可分為五個位置，每個部位都有四種調節方式(彈變、斷裂、剪下、滾動)。

(2) 速度調節機理：三體接觸中的五個位置，每個位置都有四種調節方式，共有二十種可能運用的調節機理，多次測試結果證明，滑移幅度的變化就是通過速度調節機理實現的。

(3) 微動圖：微動圖理論揭示了微動磨損的運行機制和破壞規律，是近年來微動領域最具代表性的進展。微動圖包括運行工況和材料回響微動圖，運行工況微動圖由部分滑移區、混合區和滑移區組成，其區域的劃分由摩擦力、位移幅值、循環次數的變化特徵確定，混合區的形成和大小主要與摩擦副的特性、界面介質有關；材料回響微動圖由輕微損傷區、裂紋區和磨損區組成，其區域的劃分主要由損傷類型確定，損傷區域分布、尺寸大小與循環次數密切相關。

影響因素

影響微動磨損的主要因素是材料的成分、微觀組織結構與性能、外載入荷大小及循環次數、振動頻率與振幅、溫度、氣氛、潤滑及環境條件等。