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球磨機(jī)表面疲勞磨損解析
表面疲勞磨損
當(dāng)兩接觸面作廢動(dòng)、滑動(dòng)或漣動(dòng)滑動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于作用在摩擦表而微觀體積上周期性的接觸載荷成交變應(yīng)力，使表面及亞表面由于疲勞而產(chǎn)生裂紋，最后導(dǎo)致材料利落和損耗的現(xiàn)象，稱為表面疲勞磨損。
表面疲勞裂紋可以在表面上或亞表面上發(fā)生，可以沿著與表面平行方向或瑟直的方向擴(kuò)展，結(jié)果導(dǎo)致表層材料成細(xì)六狀剝路，常形成麻點(diǎn)狀或痘斑狀的剝落坑。
1. 疲勞磨損機(jī)制
根據(jù)裂紋起源訓(xùn)發(fā)展不同，疲勞磨損可分為以下三種情況。
(1)裂紋起源于表面在滑動(dòng)摩擦或滾動(dòng)帶有滑動(dòng)摩擦?xí)r，待別是當(dāng)表面存有缺陷時(shí)，裂紋就容易從表面開始。例如兩齒輪在接觸過(guò)程中，表面不僅有交變接觸壓應(yīng)力而且還有剪叨應(yīng)力。根抓赫茲的理論，最大壓應(yīng)力發(fā)生在表面上，而最大的剪應(yīng)力發(fā)生在離表面一定距離處。圖1-19為剪應(yīng)力發(fā)生在表面下距離變化曲線。在表面壓應(yīng)力和剪應(yīng)力反復(fù)作用一定周次之后，材料慶面就會(huì)產(chǎn)生局部的塑性變形相加工硬化，在漿些組織不均勻處，密易形成裂紋源，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)與擴(kuò)散。當(dāng)接觸表面存有潤(rùn)滑油且滾動(dòng)力。向與裂紋端部方向一致時(shí)．波動(dòng)物體首先封住裂紋裂口處。(如圖1-20所示)，裂紋中的潤(rùn)滑油被培在裂縫小，在接觸歷應(yīng)力作用下嚴(yán)生高壓油波，迫使裂紋向30°-45°角方向擴(kuò)展。當(dāng)裂紋向內(nèi)表面擴(kuò)展到一定深度都覽度時(shí)，裂紋上部如同一懸臂梁承受交變彎肋應(yīng)力，最后因強(qiáng)度不足而折斷成金用磨屑，并留下麻點(diǎn)狀利落坑。
(2)裂紋起源于亞表面
純滾動(dòng)時(shí)．最大剪應(yīng)力產(chǎn)生于下表面一定深度處，如果該處存有缺陷，在周期性最大剪應(yīng)力作用下就會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋會(huì)沿著剪應(yīng)力方向或夾雜物定向發(fā)展，擴(kuò)展到表面或與縱向裂紋相交剝落而成為磨屑。磨屑多為扇形狀，表面留下錐形坑。
(3)裂紋起源于硬化層和心部的交界處
經(jīng)表面強(qiáng)化處理的零件(如表面淬火、滲碳、氮化等)，其疲勞磨損裂紋往往起源于硬化層與心部交界處。當(dāng)硬化層心部不足，心部強(qiáng)度過(guò)低以及過(guò)潑層存有殘余應(yīng)力時(shí)，都容易在過(guò)渡區(qū)產(chǎn)生裂紋。減輕齒輪疲勞磨損的最佳硬化層深度為：
2．影響疲勞磨損的主要因素
(1)材質(zhì)
材料的冶金質(zhì)量、如氣體含量、非金屆夾雜物等都是影響疲勞磨損的重要因素。當(dāng)鋼中有非金屬夾雜物時(shí)，特別是脆性的和帶有棱角的夾雜物，在交變應(yīng)力作用下，尖角部位應(yīng)力集中，容易超過(guò)基材的彈性極限，并由于塑性交形導(dǎo)致材料加工硬化而引起顯微裂紋，加速疲勞磨損。
材料的顯微組織也有重要影響，鋼中殘余奧氏體含量、碳化物顆粒大小及分布，基體組織狀態(tài)對(duì)疲勞磨損均有重要的影響。
(2)硬度的影響
一般情況下．材料硬度越高，裂紋越難于萌生．疲勞磨損壽命越長(zhǎng)。但在油潤(rùn)條件下，疲勞裂紋擴(kuò)展階段是影響疲勞壽命的主要因素。硬度越高．擦傷越易發(fā)生。裂紋擴(kuò)展速率越快。
(3)表面粗糙度的影響
機(jī)加工的零件表面并非理想的光滑表面，零件接觸時(shí)載荷支承在很小的面積上，造成很大的接觸應(yīng)力，不但容易引起粘著磨損，而且會(huì)引發(fā)很多微觀點(diǎn)蝕，形成宏觀點(diǎn)蝕裂紋源。因此，表面光潔度的提高有利于疲勞磨損壽命的提高。
(4)環(huán)境的影響
環(huán)境對(duì)金屬疲勞磨損有很大的影響。例如：潤(rùn)滑油中帶有水份可以加速疲勞裂紋的擴(kuò)展，導(dǎo)致滾動(dòng)軸承過(guò)早地接觸疲勞失效，高溫下潤(rùn)滑泊發(fā)生分解，在高應(yīng)力區(qū)造成酸性物質(zhì)的堆積，降低接觸疲勞壽命。
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