1.耐磨设计:这是最重要的,只有好的设计,才可能会有好的结果。但是磨损是一个很复杂的失效过程,它不仅受力学因素的制约,同时还受材料、环境、介质、设计、制造、安装、使用等多种因素的影响。到目前为止,零件的磨损寿命还没有一个较为简单和通用的方法进行预测,也没有合适的公式、手册和准确记录各种性能的表格可以利用。磨损试验虽可以给出一些数据,但与实际有很大的差距,仅有一定的参考价值。因此,我们在对一种产品的抗磨性或磨损寿命设计时,
①应对零件的重要性、维修难易程度、产品成本、使用特点、环境特点等预先进行综合观察。例如:在多数情况下更换轴瓦比换轴更方便和经济,因而要特别重视轴径的耐磨性。
②一种产品的抗磨性和磨损寿命设计原理的选择在不同的工业部门之间的差别是很大的。如航天,原子能等工业中,产品的可靠性和寿命是第一位的,因而为了追求高的抗磨性可以不惜成本。
③设计时还应注意一些反常情况:一般来说,材料硬度提高,抗磨性增强,但也有反常。如青铜硬度比钢小,但用青铜加工的小齿轮比用硬化钢做的抗磨性却更好。
2.抗磨材料的选择:选择材料前要首先查清影响产品寿命的基本因素和磨损过程是否始终以同样的 磨损机理进行等情况,然后进行选材。
①确定材料在使用方面是否存在限制(这些限制包括工艺性能,使用环境,机械性能等)。
②确定负荷限制:考察材料能否经受住运行中的载荷而不变形或无过分变形。
③确定温度范围:温度对于一些滑动系统有强烈影响,温度升高会导致材料软化,咬合加剧。温度升高与摩擦生热有关,由此产生的温升△T可用下式求得:
△T=μ•W•v/[2a•(λ1+λ2)J]
式中:μ为摩擦系数,W为施加载荷,v为滑动速度(m/s),λ1与λ2为材料的热传导率(W/mK),a为与滑动零件之间广泛分布触点有关的量,J为热功当量。
④确定Pv极限值: P:平均接触应力, v:滑动速度; 材料允许的最大载荷和滑动速度通常以Pv形式给出。
⑤确定工件工作循环特性:载荷交变程度及机器运转的间断性都会影响磨损。
⑥确定容许的磨损失效形式和机械表面的损伤程度:用材料的磨损率来决定磨损寿命是不充分的。如车用制动器中,衬套的磨料磨损是允许的,因为在磨损过程中磨掉了微小裂纹,并完全避免了热疲劳裂纹的危险 。
⑦通过台架和样机试验确定选材。
3.耐磨表面处理:
从材料表面来研究提高耐磨性问题一般从两个方面着手:
①使表面具有良好的机械特性:一般来说,在机械性能中,最重要的是硬度,大多数情况下,表面硬度高,耐磨性好。
②设法形成具有非金属性质的摩擦面: 非金属性质的摩擦面是通过物理或化学的作用来减少磨损的。如对钢材渗s,氮化、热喷涂层加MoS2、物理气相沉积、化学气相沉积及离子注入等 ,使材料表面形成氮化物、氧化物、硫化物、碳化物以及它们的复合化合物的表面层,这些表面层可以抑制摩擦过程中摩擦副两个零件之间的粘附,熔附以及由此引起的金属转移现象,从而提高耐磨性。
许多表面强化方法往往兼有上述两种特性,因而都可以明显提高材料的耐磨性。
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