机械零件的磨损 - 粘着磨损机理

机械零件的磨损 - 粘着磨损机理
 

粘着磨损又称为粘附磨损，是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损。

根据零件摩擦表面的破坏程度，粘着磨损可分为轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱和咬死等五类。

1．粘着磨损机理

擦副的表面即使是抛光得很好的光洁表面，但实际上也还是高低不平的。因此，两个金属零件表面的接触，实际上是微凸体之间的接触，实际接触面积很小，仅为理论接触面的1％～1‰。所以即使在载荷不大时，单位面积的接触应力也很大，如果当这一接触应力大到足以使微凸体发生塑性变形，并且接触处很干净，那么这两个零件的金属面将直接接触而产生粘着。

当摩擦表面发生相对滑动时，粘着点在切应力作用下变形甚至断裂，造成接触表面的损伤破坏。这时，如果粘着点的粘着力足够大，并超过摩擦接触点两种材料之一的强度，则材料便会从该表面上被扯下，使材料从一个表面转移到另一个表面。

通常这种材料的转移是由较软的表面转移到较硬的表面上。在载荷和相对运动作用下，两接触点间重复产生“粘着一剪断一再粘着”的循环过程，使摩擦表面温度显著升高，油膜破坏，严重时表层金属局部软化或熔化，接触点产生进一步粘着。

在金属零件的摩擦中，粘着磨损是剧烈的，常常会导致摩擦副灾难性破坏，应加以避免。但是，在非金属零件或金属零件和聚合物件构成的摩擦副中，摩擦时聚合物会转移到金属表面上形成单分子层，凭借聚合物的润滑特性，可以提高耐磨性，此时粘着磨损则起到有益的作用。

2．减少或消除粘着磨损的对策

摩擦表面产生粘着是粘着磨损的前提，因此，减少或消除粘着磨损的对策就有两方面。 

(1)控制摩擦表面的状态摩擦表面的状态主要是指表面自然洁净程度和微观粗糙度。

摩擦表面越洁净，越光滑，越可能发生表面的粘着。因此，应当尽可能使摩擦表面有吸附物质、氧化物层和润滑剂。例如，润滑油中加入油性添加剂，能有效地防止金属表面产生粘着磨损；而大气中的氧通常会在金属表面形成一层保护性氧化膜，能防止金属直接接触和发生粘着，有利于减少摩擦和磨损。

(2)控制摩擦表面材料的成分和金相组织材料成分和金相组织相近的两种金属材料之间最容易发生粘着磨损。这是因为两个摩擦表面的材料形成固溶体的倾向强烈，因此，构成摩擦副的材料应当是形成固溶体倾向最小的两种材料，即应当选用不同材料成分和晶体结构的材料。

此外，金属间化合物具有良好的抗粘着磨损性能，因此也可选用易于在摩擦表面形成金属间化合物的材料。如果这两个要求都不能满足，则通常在摩擦表面覆盖能有效抵抗粘着磨损的材料，如铅、锡、银等软金属或合金。