论文部分内容阅读
【摘 要】磨损是车辆机械零件的主要的失效形式，本文主要就车辆机械零件磨损的主要形式进行了探讨，并论述了对应的预防对策。
【关键词】车辆；机械；零件；磨损
车辆机械零件在工作时，汽车零件工作表面的物质，由于相对运动不断损耗，使零件产生磨损，造成零件失去设计制造时所给定的功能。按磨损的机理则分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。必须对相关磨损进行探讨，以便更好的发挥零件功能。
一、粘着磨损
粘着磨损，是指车辆机械零件摩擦表面相互接触，在接触点之间由于分子引力粘附或局部高温熔着，使摩擦表面的金属发生转移而引起的磨损。（1）表现形式及危害。粘着磨损会因两摩擦面间的强度和硬度的不同而引起不同的磨损形式，主要表现为：轻微磨损，涂抹，擦伤，胶合和咬死五种形式。摩擦时润滑油膜破裂，摩擦副表面由于微观粗糙而形成接触点，产生分子吸附和原子吸附，甚至造成化学吸附，使接触点形成强粘着。摩擦产生大量的热，促使原子扩散，又强化着微观接触点的粘着作用。使摩擦表面在相对滑动时，粘着点产生塑性变形乃至被剪切撕脱，转移表面物质。这样通过粘着和撕脱的循环反复，形成粘着磨损。磨损表面的外观呈现鳞尾或麻点。摩擦表面发生粘着磨损时，会使润滑油膜破裂，摩擦产生的热量不能散发，粘着点产生塑性变形被剪切撕脱，再粘着再撕脱；严重时会导致摩擦表面被破坏，运动终止，酿成机械事故。（2）预防措施。保证两摩擦表面间具有易剪切的薄膜，主要有油膜、边界膜和固体润滑剂膜等。两摩擦表面必须形成合适的“楔形”间隙，且润滑油有必须有合适的粘度，才能形成油膜；适度调整车辆机械零件的配合副之间的间隙，各润滑部位必须选用合适的润滑油；在润滑油中加油性添加剂和抗磨极添加剂，在摩擦时可在零件表面形成边界膜。正确选择合适的摩擦副配对材料。采用互溶性小的材料配对组成摩擦副，粘着倾向小，不易发生粘着磨损；或一组摩擦副中，选择表层较弱的金属，减少磨损量。
二、磨料磨损
磨料磨损是指摩擦面间由于硬质颗粒或硬质凸出物（磨料），使相对运动的零件表面材料损失，引起的磨损。（1）表现形式及危害。在磨料对摩擦面产生微观切削、擦伤、刮伤、 冲击下，摩擦面会产生擦痕、沟槽、凹坑、疲劳、微观断裂等磨料磨损破坏，这是车辆机械零件中最常见、危害最大的磨损形式，磨损表面外观呈擦伤、沟纹或条纹状。此磨损会大大降低燃油系的寿命，当发动机油底壳润滑油中的杂质（磨料）增加时，会破坏润滑油膜、拉伤零件表面，使零件表面磨损加剧，严重时会使零件运动卡滞。（2）预防对策。阻止磨料进入摩擦副之间。车辆使用时要按时、按质对空气滤清器、燃油滤清器和机油滤清器清洁和更换；并保证各管路接头和接合面处无松动。车辆的维修保养场所要环境清洁、空气中含尘量小和地面尘土少；装配前，清洗干净。
三、疲劳磨损
疲劳磨损是指有相对滚动的零件摩擦面，在接触应力周期性的作用下，摩擦面材料发生疲劳破坏和微粒脱落的现象。（1）表现形式及危害。它与疲劳断裂破坏的区别是在摩擦表面微观凸蜂的周期性载荷作用下，使微观接触点产生塑性变形，造成残余应力、由于应力集中形成微观裂纹，微观裂纹随摩擦进程的延续进一步扩大并交织在一起，最后围成面积而剥落。疲劳磨损表面外观呈现裂纹或点蚀状，甚至出现疲劳脱层。（2）预防措施。提高零件表层材料的品质，减少零件表层材料内的非金属夹杂物和其他杂质；减少零件表面的缺陷，如软点、夹杂物、划痕凹坑和腐蚀坑等，这些地方都可能成为裂纹的发源地。提高零件的表面品质。零件表面粗糙度愈小，则抗疲劳磨损的能力愈强。通过喷丸、激光表面冲击、表面渗碳渗氮等表面改性工艺，使零件表面获得残余压应力，从而提高零件的抗疲劳磨损能力。
四、腐蚀磨损
腐蚀磨损是指摩擦材料与周围介质发生化学变化或电化学相互作用引起的磨损。因其介质的性质、介质作用在摩擦表面上的状态以及摩擦材料性质的不同，腐蚀磨损状况也不同。（1）氧化腐蚀。摩擦金属与氧接触，发生塑性变形时，金属表面生成氧的固溶体及氧的化合物（FeO.Fe2O3），形成红褐色的氧化膜。若生成的是脆性氧化膜，它与基体结合处的抗剪切性能很差，在摩擦过程中极易呈小微粒形式磨脱。若生成的是韧性氧化膜，则抗剪切性能好，氧化膜磨损与金属直接摩擦磨损比较是较缓慢的，或者氧化速度大干磨损速度，则氧化膜便能起到保护摩擦面的作用。（2）化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与介质发生化学反映而引起的损坏。如燃烧产物内含有CO2，SO2，NO等碳、硫和氮的氧化物，以及水蒸气或冷凝水。它们可直接与金属起化学反应生成腐蚀性膜层，在切向力作用下，很容易把这种腐蚀性膜层撕脱，从而加速了摩擦面的磨损。（3）电化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属与介质发生电化学反映而引起的损坏。金属与电解质溶液接触，能形成原电池，其中电位低的金属原子溶解成为正离子，使它表面电子过剩构成电池的负极。这种原电池电流无法利用，但是它却能使负极金属腐蚀，成为腐蚀电池。如果金属表面有杂质，且杂质又是高电位构成的正极，也将使金属产生腐蚀。（4）预防措施。车辆在使用时要避免发动机长期在低温下工作，避免车辆频繁启动或在行驶中突然加减速，减少腐蚀介质的产生。对易发生腐蚀磨损的零件进行表面改性处理，通过镀铬、镀锡、覆盖油漆、塑料等非金属层、激光熔覆等获得防腐蚀保护层，或通过零件发蓝、磷化等工艺，在零件表面生成一层致密的保护膜，减缓零件的腐蚀磨损。
五、气蚀
（1）表现形式及危害。当零件表面与液体接触，并有相对运动时，若液体与零件接触处的局部压力低于液体的饱和蒸气压力，溶解在液体中的气体，会析出形成气泡。这些气泡随液体流到高压区，气泡被压缩、变形和破裂，在气泡破裂的瞬间，产生很大的冲击力和显微射流，作用在零件上很小的面积处。如此反复多次作用，使零件表层材料变形和疲劳剥落。气蚀在初始时出现麻点坑，随后由于射流反射和小孔腐蚀作用，使麻点坑的深度越来越大，磨损穴坑呈麻点状、鱼鳞状和蜂窝状，严重时穿透零件，造成机械故障。（2）预防措施。一是防止和减少气泡的形成。二是产生气泡时，要设法使气泡在远离机件表面的地方破裂。增加气缸套的刚度，减小缸套的振动，减少气泡的产生；增加水套的宽度，减少气泡破裂时的影响；消除管路中的涡流区和死水区，将气泡顺利带走；在冷却液中加入防锈乳化油，都可以减少气蚀的发生。
六、微动磨损
微动磨损是指两个互相接触并压紧的表面间，发生低幅（100μm以下）往复切向振动时，零件表面材料微粒脱落的现象。（1）表现形式及危害。微动磨损发生在相对静止的零件表面，如发动机固定处、螺栓联接处、搭接接头处、键联接处、以及过盈配合的轴和毂等处，特征是零件表面出现麻点或沟槽。微动磨损的绝对磨损量虽然很小，但危害很大，不但使零件的配合精度下降，紧配合的零件松动，更严重的是引起应力集中，使零件的疲劳强度降低，导致零件疲劳断裂。（2）预防措施。减小零件配合表面之间的振动，对紧配合的零件，应有足够的预紧力，如在螺栓连接中采用弹簧垫圈或非金属垫圈预紧。在零件配合表面之问涂覆固体润滑剂，如二硫化铝、聚四氟乙烯等，可以减缓件的微动磨损。
参 考 文 献
[1]张家玺.汽车发动机零件磨损机理分析[J].润滑与密封.2002（3）：35～38
[2]籍国宝.关于零件磨损若干基本知识[J].农业机械.2000（11）：66～67
【关键词】车辆；机械；零件；磨损
车辆机械零件在工作时，汽车零件工作表面的物质，由于相对运动不断损耗，使零件产生磨损，造成零件失去设计制造时所给定的功能。按磨损的机理则分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。必须对相关磨损进行探讨，以便更好的发挥零件功能。
一、粘着磨损
粘着磨损，是指车辆机械零件摩擦表面相互接触，在接触点之间由于分子引力粘附或局部高温熔着，使摩擦表面的金属发生转移而引起的磨损。（1）表现形式及危害。粘着磨损会因两摩擦面间的强度和硬度的不同而引起不同的磨损形式，主要表现为：轻微磨损，涂抹，擦伤，胶合和咬死五种形式。摩擦时润滑油膜破裂，摩擦副表面由于微观粗糙而形成接触点，产生分子吸附和原子吸附，甚至造成化学吸附，使接触点形成强粘着。摩擦产生大量的热，促使原子扩散，又强化着微观接触点的粘着作用。使摩擦表面在相对滑动时，粘着点产生塑性变形乃至被剪切撕脱，转移表面物质。这样通过粘着和撕脱的循环反复，形成粘着磨损。磨损表面的外观呈现鳞尾或麻点。摩擦表面发生粘着磨损时，会使润滑油膜破裂，摩擦产生的热量不能散发，粘着点产生塑性变形被剪切撕脱，再粘着再撕脱；严重时会导致摩擦表面被破坏，运动终止，酿成机械事故。（2）预防措施。保证两摩擦表面间具有易剪切的薄膜，主要有油膜、边界膜和固体润滑剂膜等。两摩擦表面必须形成合适的“楔形”间隙，且润滑油有必须有合适的粘度，才能形成油膜；适度调整车辆机械零件的配合副之间的间隙，各润滑部位必须选用合适的润滑油；在润滑油中加油性添加剂和抗磨极添加剂，在摩擦时可在零件表面形成边界膜。正确选择合适的摩擦副配对材料。采用互溶性小的材料配对组成摩擦副，粘着倾向小，不易发生粘着磨损；或一组摩擦副中，选择表层较弱的金属，减少磨损量。
二、磨料磨损
磨料磨损是指摩擦面间由于硬质颗粒或硬质凸出物（磨料），使相对运动的零件表面材料损失，引起的磨损。（1）表现形式及危害。在磨料对摩擦面产生微观切削、擦伤、刮伤、 冲击下，摩擦面会产生擦痕、沟槽、凹坑、疲劳、微观断裂等磨料磨损破坏，这是车辆机械零件中最常见、危害最大的磨损形式，磨损表面外观呈擦伤、沟纹或条纹状。此磨损会大大降低燃油系的寿命，当发动机油底壳润滑油中的杂质（磨料）增加时，会破坏润滑油膜、拉伤零件表面，使零件表面磨损加剧，严重时会使零件运动卡滞。（2）预防对策。阻止磨料进入摩擦副之间。车辆使用时要按时、按质对空气滤清器、燃油滤清器和机油滤清器清洁和更换；并保证各管路接头和接合面处无松动。车辆的维修保养场所要环境清洁、空气中含尘量小和地面尘土少；装配前，清洗干净。
三、疲劳磨损
疲劳磨损是指有相对滚动的零件摩擦面，在接触应力周期性的作用下，摩擦面材料发生疲劳破坏和微粒脱落的现象。（1）表现形式及危害。它与疲劳断裂破坏的区别是在摩擦表面微观凸蜂的周期性载荷作用下，使微观接触点产生塑性变形，造成残余应力、由于应力集中形成微观裂纹，微观裂纹随摩擦进程的延续进一步扩大并交织在一起，最后围成面积而剥落。疲劳磨损表面外观呈现裂纹或点蚀状，甚至出现疲劳脱层。（2）预防措施。提高零件表层材料的品质，减少零件表层材料内的非金属夹杂物和其他杂质；减少零件表面的缺陷，如软点、夹杂物、划痕凹坑和腐蚀坑等，这些地方都可能成为裂纹的发源地。提高零件的表面品质。零件表面粗糙度愈小，则抗疲劳磨损的能力愈强。通过喷丸、激光表面冲击、表面渗碳渗氮等表面改性工艺，使零件表面获得残余压应力，从而提高零件的抗疲劳磨损能力。
四、腐蚀磨损
腐蚀磨损是指摩擦材料与周围介质发生化学变化或电化学相互作用引起的磨损。因其介质的性质、介质作用在摩擦表面上的状态以及摩擦材料性质的不同，腐蚀磨损状况也不同。（1）氧化腐蚀。摩擦金属与氧接触，发生塑性变形时，金属表面生成氧的固溶体及氧的化合物（FeO.Fe2O3），形成红褐色的氧化膜。若生成的是脆性氧化膜，它与基体结合处的抗剪切性能很差，在摩擦过程中极易呈小微粒形式磨脱。若生成的是韧性氧化膜，则抗剪切性能好，氧化膜磨损与金属直接摩擦磨损比较是较缓慢的，或者氧化速度大干磨损速度，则氧化膜便能起到保护摩擦面的作用。（2）化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与介质发生化学反映而引起的损坏。如燃烧产物内含有CO2，SO2，NO等碳、硫和氮的氧化物，以及水蒸气或冷凝水。它们可直接与金属起化学反应生成腐蚀性膜层，在切向力作用下，很容易把这种腐蚀性膜层撕脱，从而加速了摩擦面的磨损。（3）电化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属与介质发生电化学反映而引起的损坏。金属与电解质溶液接触，能形成原电池，其中电位低的金属原子溶解成为正离子，使它表面电子过剩构成电池的负极。这种原电池电流无法利用，但是它却能使负极金属腐蚀，成为腐蚀电池。如果金属表面有杂质，且杂质又是高电位构成的正极，也将使金属产生腐蚀。（4）预防措施。车辆在使用时要避免发动机长期在低温下工作，避免车辆频繁启动或在行驶中突然加减速，减少腐蚀介质的产生。对易发生腐蚀磨损的零件进行表面改性处理，通过镀铬、镀锡、覆盖油漆、塑料等非金属层、激光熔覆等获得防腐蚀保护层，或通过零件发蓝、磷化等工艺，在零件表面生成一层致密的保护膜，减缓零件的腐蚀磨损。
五、气蚀
（1）表现形式及危害。当零件表面与液体接触，并有相对运动时，若液体与零件接触处的局部压力低于液体的饱和蒸气压力，溶解在液体中的气体，会析出形成气泡。这些气泡随液体流到高压区，气泡被压缩、变形和破裂，在气泡破裂的瞬间，产生很大的冲击力和显微射流，作用在零件上很小的面积处。如此反复多次作用，使零件表层材料变形和疲劳剥落。气蚀在初始时出现麻点坑，随后由于射流反射和小孔腐蚀作用，使麻点坑的深度越来越大，磨损穴坑呈麻点状、鱼鳞状和蜂窝状，严重时穿透零件，造成机械故障。（2）预防措施。一是防止和减少气泡的形成。二是产生气泡时，要设法使气泡在远离机件表面的地方破裂。增加气缸套的刚度，减小缸套的振动，减少气泡的产生；增加水套的宽度，减少气泡破裂时的影响；消除管路中的涡流区和死水区，将气泡顺利带走；在冷却液中加入防锈乳化油，都可以减少气蚀的发生。
六、微动磨损
微动磨损是指两个互相接触并压紧的表面间，发生低幅（100μm以下）往复切向振动时，零件表面材料微粒脱落的现象。（1）表现形式及危害。微动磨损发生在相对静止的零件表面，如发动机固定处、螺栓联接处、搭接接头处、键联接处、以及过盈配合的轴和毂等处，特征是零件表面出现麻点或沟槽。微动磨损的绝对磨损量虽然很小，但危害很大，不但使零件的配合精度下降，紧配合的零件松动，更严重的是引起应力集中，使零件的疲劳强度降低，导致零件疲劳断裂。（2）预防措施。减小零件配合表面之间的振动，对紧配合的零件，应有足够的预紧力，如在螺栓连接中采用弹簧垫圈或非金属垫圈预紧。在零件配合表面之问涂覆固体润滑剂，如二硫化铝、聚四氟乙烯等，可以减缓件的微动磨损。
参 考 文 献
[1]张家玺.汽车发动机零件磨损机理分析[J].润滑与密封.2002（3）：35～38
[2]籍国宝.关于零件磨损若干基本知识[J].农业机械.2000（11）：66～67