磨损的测试技术课件

第十章第十章 摩擦磨摩擦磨损实验损实验及及检测检测分析技分析技术术1精选ppt1精选ppt一、概述一、概述1 1、摩擦磨、摩擦磨损实验损实验研究的必要性：研究的必要性：要研究摩擦学的理要研究摩擦学的理论论，确定各种因素，确定各种因素对对摩擦、摩擦、磨磨损损性能的影响，研究新的耐磨、减摩及摩阻材料性能的影响，研究新的耐磨、减摩及摩阻材料和和评评定各种耐磨表面定各种耐磨表面处处理的摩擦、磨理的摩擦、磨损损性能，必性能，必须须掌握摩擦磨掌握摩擦磨损实验损实验技技术术。摩擦磨摩擦磨损实验损实验技技术术包括两个方面，即：摩擦磨包括两个方面，即：摩擦磨损实验损实验方法和摩擦磨方法和摩擦磨损实验测试损实验测试装置。装置。2精选ppt一、概述2精选ppt二、摩擦磨二、摩擦磨损实验损实验的分的分类类：目前采用的目前采用的实验实验方法可以方法可以归纳为归纳为下列三下列三类类：1 1、实验实验室室试试件件实验实验 根据根据给给定的工况条件定的工况条件,在通用的摩擦磨在通用的摩擦磨损实验损实验机上机上对对尺寸尺寸较较小、小、结结构构简单简单的的试试件件进进行行实验实验。由于由于实验实验室室实验实验的的环环境条件和工况参数容易控境条件和工况参数容易控制制,因而因而实验实验数据的重复性数据的重复性较较高高,实验实验周期短周期短,实实验验条件的条件的变变化范化范围宽围宽,可以在短可以在短时间时间内取得比内取得比较较系系统统的数据。的数据。但由于但由于实验实验条件与条件与实际实际工况不完全符合工况不完全符合,因而因而实验结实验结果往往果往往实实用性用性较较差差。实验实验室室实验实验主要用于：主要用于：各种各种类类型的摩擦磨型的摩擦磨损损机机理和影响因素的研究理和影响因素的研究,以及摩擦副材料、工以及摩擦副材料、工艺艺和和润润滑滑剂剂性能的性能的评评定。定。3精选ppt二、摩擦磨损实验的分类：目前采用的实验方法可以归纳为2 2、模、模拟拟性台架性台架实验实验 在在实验实验室室实验实验的基的基础础上，根据所上，根据所选选定的参数定的参数设设计实际计实际的零件，的零件，模模拟拟零件的零件的实际实际工作条件工作条件，进进行台行台架架实验实验。由于由于台架台架实验实验的条件接近的条件接近实际实际工况，增工况，增强强了了实实验结验结果的可靠性果的可靠性。同。同时时，通，通过实验过实验条件的条件的强强化和化和严严格控制，也可以在格控制，也可以在较较短的短的时间时间内内获获得系得系统统的的实验实验数数据；并且能据；并且能够预够预先先给给定可控制的工况条件，并能定可控制的工况条件，并能够够测测得各种摩擦磨得各种摩擦磨损损的参数的参数，进进行摩擦磨行摩擦磨损损性能影响性能影响因素的研究。因素的研究。台架台架实验实验的主要目的在于的主要目的在于：校：校验实验验实验室室实验实验数数据的可靠性和零件磨据的可靠性和零件磨损损性能性能设计设计的合理性。的合理性。常常见见的台架的台架实验实验台有：台有：轴轴承承实验实验台、台、齿轮实验齿轮实验台、凸台、凸轮轮挺杆挺杆实验实验台等。台等。4精选ppt2、模拟性台架实验4精选ppt3 3、实际实际使用使用实验实验 在上述两种在上述两种实验实验的基的基础础上上,对对实际实际零件零件进进行使行使用用实验实验，使用，使用实验实验是是在在实际实际运运转现场转现场条件下条件下进进行的行的。这这种种实验实验的的真真实实性和可靠性最好性和可靠性最好。但是但是实验实验周期周期长长、费费用大用大,实验结实验结果是各种影果是各种影响因素的响因素的综综合表合表现现，因而，因而难难以以对实验结对实验结果果进进行深入行深入分析分析。这这种方法通常用作种方法通常用作检验检验前两种前两种实验实验数据的一数据的一种手段。种手段。*上述几种上述几种类类型的型的试验试验各有特点，在磨各有特点，在磨损损磨磨损损研究研究工作中，通常先在工作中，通常先在实验实验室里室里进进行行试样实验试样实验，然后再，然后再进进行模行模拟拟性台架性台架实验实验和和实际实际使用使用实验实验，构成一个所，构成一个所谓谓的的“实验链实验链”。5精选ppt3、实际使用实验*上述几种类型的试验各有特点，在磨损磨损研三、摩擦磨三、摩擦磨损实验损实验的模的模拟问题拟问题和和实验实验参数参数选择选择1 1、摩擦磨、摩擦磨损试验损试验模模拟拟 摩擦磨摩擦磨损损性能是摩擦学系性能是摩擦学系统统在在给给定条件下的定条件下的综综合性能合性能,实验结实验结果的普适性果的普适性较较低低。所以在。所以在实验实验室室实实验时验时,应应当当尽可能地模尽可能地模拟实际拟实际工况条件工况条件。2 2、实验实验参数的参数的选择选择 模模拟拟的摩擦磨的摩擦磨损试验损试验系系统统中最多有四种参数可中最多有四种参数可以与以与实际实际摩擦系摩擦系统统不同：不同：载载荷；荷；速度；速度；时间时间；试样试样尺寸和形状尺寸和形状。而在其他方面，例如。而在其他方面，例如摩擦运摩擦运动动方式、引起磨方式、引起磨损损的机理、的机理、组组成摩擦系成摩擦系统统的各要素及的各要素及其材料性其材料性质质、摩擦、摩擦时时的温度及摩擦温升、摩擦系数的温度及摩擦温升、摩擦系数等等模模拟拟的和的和实际实际的系的系统统两者必两者必须须相同或相似。相同或相似。6精选ppt三、摩擦磨损实验的模拟问题和实验参数选择6精选ppt四、摩擦磨四、摩擦磨损实验损实验机机1 1、摩擦磨、摩擦磨损试验损试验机分机分类类按摩擦副的接触形式和按摩擦副的接触形式和运运动动方式分：方式分：点、点、线线、面接触；滑、面接触；滑动动、滚动滚动、滚滚滑、往复运滑、往复运动动。7精选ppt四、摩擦磨损实验机7精选ppt2 2、常用的摩擦磨、常用的摩擦磨损试验损试验机机(1)(1)四球式四球式试验试验机机工作原理：工作原理：由四球由四球(1(1个上球个上球3 3个下球个下球)组组成摩擦副成摩擦副(如如图图所示所示)，上，上球卡在球卡在夹头夹头内，下球内，下球组组固定固定不不动动，上球与下球，上球与下球组组相接触。相接触。工作工作时时，上球由主，上球由主轴带动轴带动旋旋转转，通，通过过加加载载系系统统向下球向下球组组加加载载。主要用途：主要用途：主要用来主要用来评评定定润润滑滑剂剂的性的性能。能。8精选ppt2、常用的摩擦磨损试验机8精选ppt该试验该试验机的机的评评定指定指标标有：有：磨磨损损一一负负荷曲荷曲线线：在双在双对对数坐数坐标标上，上，基于不同基于不同负负荷下三个固定荷下三个固定钢钢球的平均球的平均磨痕直径所作的曲磨痕直径所作的曲线线。赫赫兹线兹线：由于由于弹弹性性变变形所形所产产生的生的圆圆形形接触面的理接触面的理论论直接与静直接与静载载荷的关系。荷的关系。最大无卡咬最大无卡咬负负荷荷P PB B：在：在试验试验条件下条件下不不发发生卡咬的最高生卡咬的最高负负荷，它代表油膜荷，它代表油膜强强度度。卡咬：卡咬：钢钢球摩擦面之球摩擦面之间间出出现现局部的金属局部的金属转转移。移。这这种种现现象以象以摩擦和磨摩擦和磨损损增大增大为标为标志，并志，并导导致三个固定球上呈致三个固定球上呈现现粗糙的粗糙的磨痕，磨痕，转动转动球上呈球上呈现现粗糙的粗糙的环环。烧结负烧结负荷荷P PD D：试验试验条件下使条件下使钢钢球球发发生生烧结烧结的最低的最低负负荷，荷，它它代表代表润润滑滑剂剂的极限工作能力的极限工作能力。烧结烧结：试试件摩擦面之件摩擦面之间间出出现现金属熔化，并使之相互金属熔化，并使之相互结结合的合的现现象，此象，此时时四个球就四个球就烧结烧结在一起形成宝塔形。在一起形成宝塔形。9精选ppt该试验机的评定指标有：最大无卡咬负荷PB：在试验条件下不发(2)(2)环块环块式式试验试验机机 又称又称TimkenTimken试验试验机，用机，用于于线线接触摩擦副的摩擦磨接触摩擦副的摩擦磨损损试验试验。工作原理：工作原理：主主动动件是件是标标准旋准旋转圆环转圆环，被，被动动件是被固定的件是被固定的标标准尺寸矩形准尺寸矩形块块。通通过测过测量不同量不同载载荷下，被荷下，被动试动试件矩形件矩形块块上出上出现现的条形的条形磨痕磨痕宽宽度，以及摩擦副材料度，以及摩擦副材料间间的摩擦力、摩擦系数，来的摩擦力、摩擦系数，来评评定定润润滑滑剂剂的承的承载载能力以及能力以及摩擦副材料的摩擦磨摩擦副材料的摩擦磨损损性能。性能。10精选ppt(2)环块式试验机10精选ppt(3)(3)销盘销盘式式试验试验机机 用于面接触摩擦副的摩用于面接触摩擦副的摩擦磨擦磨损试验损试验。工作原理：工作原理：试验时试验时，销销固定不固定不动动，盘盘做旋做旋转转运运动动。通。通过过力力传传感感器采集器采集试验过试验过程程总总摩擦力摩擦力和和载载荷的荷的变变化，通化，通过过位移位移传传感器感器对试样对试样的的总总磨磨损进损进行行测测量。量。主要用于在滑主要用于在滑动动条件下，条件下，评评价材料的摩擦系数和价材料的摩擦系数和磨磨损损率，研究工况参数率，研究工况参数对对摩擦性能和磨摩擦性能和磨损损机理机理的影响，是目前用途最广泛的摩擦磨的影响，是目前用途最广泛的摩擦磨损试验设损试验设备备。11精选ppt(3)销盘式试验机 主要用于在滑动条件下，评价材料的摩擦系四、摩擦磨四、摩擦磨损实验损实验中的参数中的参数测测量量1 1、摩擦系数或摩擦力的、摩擦系数或摩擦力的测测量量机械式：机械式：载载荷荷W W通通过过上上试试件件1 1加到下加到下试试件件2 2上。上。下下试试件件(半径半径为为r)旋旋转转，上，上试试件固件固定。定。试样间试样间的摩擦力使下主的摩擦力使下主轴产轴产生一个力矩，此生一个力矩，此时时与主与主轴轴相相连连的的砝砝码产码产生一个偏角，来平衡摩擦生一个偏角，来平衡摩擦力力产产生的摩擦力矩，偏角反生的摩擦力矩，偏角反应应了了摩擦力矩摩擦力矩P P的大小，可以直接从的大小，可以直接从标标尺尺读读出，由此摩擦力矩可以出，由此摩擦力矩可以换换算算出出试试件上的摩擦系数件上的摩擦系数 =P/(W r)电测电测法：法：把把压压力力传传感器感器附加到附加到测测力元件上，将摩擦力力元件上，将摩擦力转换转换成成电电信号，信号，输输入到入到测测量和量和记录仪记录仪上，自上，自动记录动记录下下摩擦摩擦过过程中摩擦力的程中摩擦力的变变化。化。这这种方法目前已普遍种方法目前已普遍应应用。用。12精选ppt四、摩擦磨损实验中的参数测量1、摩擦系数或摩擦力的测量电测法2 2、磨、磨损损量的量的测测量：量：机械零件的磨机械零件的磨损损量可以用磨下材料的量可以用磨下材料的质质量、体量、体积积或者磨去的厚度来表示。或者磨去的厚度来表示。磨磨损损重量重量计计量法量法a.a.称重法：称重法：用称量用称量试试件在件在实验实验前后的前后的质质量量变变化化来确定磨来确定磨损损量。量。这这种方法种方法简单简单，采用最普遍。通常采用精密分析天平，采用最普遍。通常采用精密分析天平称重，称重，测测量精度量精度为为0.1mg0.1mg。l由于由于测测量范量范围围的限制，称量法的限制，称量法仅仅适用于小适用于小试试件件。l为为保保证证称重的精度，称重的精度，试试件在件在称重前称重前应应当清洗干当清洗干净净并并烘干烘干，避免表面有，避免表面有污污物或湿气而影响重量的物或湿气而影响重量的变变化。化。l对对于于多孔性材料多孔性材料，在磨，在磨损过损过程中容易程中容易进进入油入油污污而不而不易清洗，易清洗，称重法往往称重法往往误误差很大差很大。13精选ppt2、磨损量的测量：13精选ppt 若若试试件在摩擦件在摩擦过过程中重量程中重量损损失不大，而只失不大，而只发发生生较较大的塑大的塑性性变变形，形，则则称量法不能反映表面磨称量法不能反映表面磨损损的真的真实实情况。情况。b.沉淀法或化学分析法：沉淀法或化学分析法：将将润润滑油中所含的磨屑滑油中所含的磨屑经过过滤经过过滤或者沉淀分离或者沉淀分离出来，再由称重法出来，再由称重法测测量磨屑量磨屑质质量。量。也可以采用定量分析化学的方法也可以采用定量分析化学的方法测测量量润润滑油中滑油中所含磨屑的所含磨屑的组组成和成和质质量。量。14精选ppt 若试件在摩擦过程中重量损失不大，而只发生较大的塑性变磨磨损损厚度厚度计计量法量法a.a.测长测长法：法：测长测长法是法是测测量摩擦表面量摩擦表面法向尺寸在法向尺寸在试验试验前后前后的的变变化化来确定磨来确定磨损损量。量。常用常用测测量量长长度度仪仪器，如千分尺、千分表、器，如千分尺、千分表、测测长仪长仪、万能工具、万能工具显显微微镜镜、读读数数显显微微镜镜等。等。为为了便于了便于测测量，往往在摩擦表面人量，往往在摩擦表面人为为地做出地做出测测量基准，然后以此量基准，然后以此测测量基准来量度摩擦表面的量基准来量度摩擦表面的尺寸尺寸变变化，化，测测量基准是根据量基准是根据试试件形状和尺寸，在件形状和尺寸，在不影响不影响试验结试验结果的条件下果的条件下设设置的，其形式有：置的，其形式有：15精选ppt磨损厚度计量法15精选pptu压压痕法：痕法：压压痕法是通痕法是通过过事先在事先在试样试样表表面面压压出出压压痕，再根据磨痕，再根据磨损损前后前后压压痕尺痕尺寸的寸的变变化来化来计计算算试样试样的磨的磨损损量。量。如磨如磨损试验损试验前用前用维维氏硬度氏硬度计压头计压头在在试样试样表面上打出表面上打出压压坑，如坑，如图图所示，所示，测测出其出其对对角角线长线长度度d2，试验试验后再后再测测出出压压痕的痕的对对角角线长线长度度d1，则试验则试验中磨中磨损损的深度的深度为为：h=(d2-d1)/m。*因因为压为压痕痕过过程并非是完全塑性程并非是完全塑性变变形形,所以所以压压坑与坑与压头压头的的形状不完全相同。形状不完全相同。考考虑弹虑弹性性变变形的影响形的影响应应将将m 数数值值增大。当增大。当锥锥面角面角=136=136时时,根据根据经验经验可按以下数可按以下数值选值选取取:塑性良好的金属例如塑性良好的金属例如铅铅,选选取取m=7;m=7;铸铁铸铁,选选取取m=7.6 m=7.6 8.2 8.2；轴轴承承钢钢,选选取取m=7.7m=7.78.48.4。压压痕法痕法产产生生误误差的另一个因素是差的另一个因素是压压坑四周形成鼓起坑四周形成鼓起,使表使表面形状面形状变变化，并影响摩擦副的配合性化，并影响摩擦副的配合性质质和磨和磨损测损测量精度。量精度。16精选ppt压痕法：压痕法是通过事先在试样表面压出压痕，再根据磨损前后压*压压痕法和切槽法只适用于磨痕法和切槽法只适用于磨损损量不大而表面光滑的量不大而表面光滑的试试件件。由于由于这这两种方法都要局部破坏两种方法都要局部破坏试试件的表件的表层层,因而不能用于因而不能用于研究磨研究磨损过损过程中表面程中表面层层的的组织结组织结构的构的变变化。化。u切槽法：切槽法：切槽法切槽法测测磨磨损损与与压压痕法十分相似痕法十分相似,用回用回转转刀具刻出月牙刀具刻出月牙形槽，形槽，切槽法排除了切槽法排除了弹弹性性变变形回复和四周形回复和四周鼓起的影响鼓起的影响。根据几。根据几何关系，切槽何关系，切槽宽宽度和度和磨磨损损深度的关系深度的关系为为：r-刀刃的回刀刃的回转转半径；半径；R-试试件的件的表面曲率半径，平面表面曲率半径，平面时时R=，凸面用，凸面用“+”“+”，凹面用，凹面用“-”“-”17精选ppt*压痕法和切槽法只适用于磨损量不大而表面光滑的试件。由于这b.b.表面表面轮轮廓法：廓法：当磨当磨损损厚度不超厚度不超过过表面粗糙峰高度的磨表面粗糙峰高度的磨损时损时，用表面用表面轮轮廓廓仪仪可以直接可以直接测测量磨量磨损损前后表面前后表面轮轮廓的廓的变变化来确定零磨化来确定零磨损损量。量。当当测测量磨量磨损损厚度超厚度超过过表面粗糙度的磨表面粗糙度的磨损损必必须须采采用用测测量基准量基准。下。下图给图给出两种出两种测测量基准量基准,图图(a)(a)是用是用未磨未磨损损表面作表面作为为基准基准,而而图图(b)(b)是在表面上开是在表面上开设设一一个楔形槽个楔形槽,根据磨根据磨损损前后楔形槽前后楔形槽宽宽B和和b的数的数值计值计算磨算磨损损厚度厚度h。18精选pptb.表面轮廓法：18精选pptc.c.非接触式非接触式测测量法：量法：以上以上测测量磨量磨损损量的方法都要拆卸部分机器零件，量的方法都要拆卸部分机器零件，当重复当重复试验时试验时，反复拆卸会改，反复拆卸会改变试样变试样的相的相对对位置，破位置，破坏摩擦表面的磨合性。用非接触式坏摩擦表面的磨合性。用非接触式测测量法可以避免量法可以避免这这方面的缺陷。方面的缺陷。非接触式非接触式测测量磨量磨损损方法的原理如方法的原理如图图所示：非接触所示：非接触式式传传感器装在靠近基准板的地方。此基准板与上感器装在靠近基准板的地方。此基准板与上试样试样连为连为一体。一体。当磨损使上试件下沉时，则传感器与基准板之间间隙增加，传感器得到此位移信号，经仪表检测放大就可以反映出磨损变化情况。19精选pptc.非接触式测量法：当磨损使上试件下沉时，则19精选ppt磨磨损损体体积计积计量法量法a.a.放射性同位素法：放射性同位素法：将摩擦表面将摩擦表面经经放射性同位素活化放射性同位素活化,则则在磨在磨损过损过程程中落入中落入润润滑油中的磨屑具有放射性。因此定期地滑油中的磨屑具有放射性。因此定期地测测定定润润滑油的放射性滑油的放射性强强度度,就可以就可以换换算出磨算出磨损损量随量随时时间间的的变变化。化。放射性同位素方法最大的放射性同位素方法最大的优优点是点是测测量磨量磨损损量的灵量的灵敏度高敏度高,可达可达1010-7-71010-8-8 g g。*沉淀法（或化学分析法）和沉淀法（或化学分析法）和放射性同位素法放射性同位素法这这两种方法两种方法测测量的是整个表面的量的是整个表面的总总磨磨损损量，无法量，无法确定摩擦表面的磨确定摩擦表面的磨损损分布分布。此外，。此外，润润滑油的合滑油的合理取理取样样是保是保证测证测量精度的关量精度的关键键。20精选ppt磨损体积计量法20精选ppt、摩擦温度的、摩擦温度的测测量量摩擦摩擦时时，接触表面温度高低和分布情况，接触表面温度高低和分布情况对对摩擦摩擦磨磨损损性能影响很大，因此性能影响很大，因此测测量摩擦表面温度很重要。量摩擦表面温度很重要。测测量摩擦副表面温度的主要方法有量摩擦副表面温度的主要方法有热电热电偶和偶和远远红红外外辐辐射射测测温温法。法。21精选ppt、摩擦温度的测量21精选ppt对对磨磨损产损产物磨粒的成分和形物磨粒的成分和形态态的分析，不的分析，不仅仅是研究是研究磨磨损损机理的主要方法之一，而且是工程上磨机理的主要方法之一，而且是工程上磨损预测损预测和工程和工程监监控的重要手段。控的重要手段。光光谱谱分析法：分析法：利用利用组组成物成物质质的原子在一定条件下能的原子在一定条件下能发发射具有各自特射具有各自特征的光征的光谱谱的性的性质质，用来分析，用来分析润润滑油中的金属含量。滑油中的金属含量。因因为为每种元素都有各自的特征光每种元素都有各自的特征光谱线谱线，并且每种元素，并且每种元素所所发发射特征光射特征光谱线谱线的的强强度都与它在物度都与它在物质质中的含量有关中的含量有关，所，所以可通以可通过对过对光光谱谱分析，确定物分析，确定物质质中含有的化学成分及含量。中含有的化学成分及含量。光光谱谱分析法具有极高的灵敏度和准确度，且分析速度分析法具有极高的灵敏度和准确度，且分析速度快，通常快，通常应应用于用于铁铁路机路机车车和船舶柴油机以及航空和船舶柴油机以及航空发动发动机的机的磨磨损检测损检测，以防止故障，以防止故障发发生。生。五、磨五、磨损损微粒的分析技微粒的分析技术术22精选ppt对磨损产物磨粒的成分和形态的分析，不仅是研究磨损机理的铁谱铁谱分析法：分析法：分析式分析式铁谱仪铁谱仪的的结结构原理如构原理如图图所示：从运所示：从运转转的摩擦机械的摩擦机械系系统统的的润润滑滑剂剂中提取一定量中提取一定量的油的油样样，经过经过能促能促进进磨磨损损微微粒沉淀的特殊溶粒沉淀的特殊溶剂剂稀稀释释后，后，由低流量由低流量泵泵送到并流送到并流过过透明透明基片。由于基片是装在略微基片。由于基片是装在略微倾倾斜的斜面上的，磁斜的斜面上的，磁场场力力呈梯度分布，所以微粒就粘附在底片上并接近按大小呈梯度分布，所以微粒就粘附在底片上并接近按大小分布。基片上的磨粒分布。基片上的磨粒经经去油和固定后，便制成了去油和固定后，便制成了铁谱铁谱图图。右右图为图为一典型的一典型的铁谱铁谱片片,其中其中沉沉积积的的颗颗粒表粒表现为现为沿玻璃片中沿玻璃片中间间的一条暗的一条暗带带。23精选ppt铁谱分析法：基片。由于基片是装在略微倾斜的斜面上的，磁场力呈 铁谱铁谱技技术对术对磨粒的磨粒的识别识别与分析主要分与分析主要分为为定性分定性分析和定量分析析和定量分析两种方式。两种方式。l 定性定性铁谱铁谱分析：利用光学分析：利用光学显显微微镜镜对铁谱对铁谱片上沉淀片上沉淀的的磨粒磨粒进进行形貌、尺寸大小和成分的分析行形貌、尺寸大小和成分的分析，建立磨，建立磨损损状状态类态类型与磨型与磨损颗损颗粒形粒形态态的相互关系，判的相互关系，判别别摩擦摩擦副的磨副的磨损损程度以确定失效情况和磨程度以确定失效情况和磨损损部位。部位。例如：正常磨例如：正常磨损损的磨屑一般呈薄片状；的磨屑一般呈薄片状；磨粒和切削磨磨粒和切削磨损损形成的磨屑具有螺旋状或卷曲状，形成的磨屑具有螺旋状或卷曲状，这这种磨粒的集中出种磨粒的集中出现现是是严严重磨重磨损过损过程的表程的表现现，若数，若数目急目急剧剧增多，增多，则则表面机器表面机器损损坏即将开始。坏即将开始。氧化磨氧化磨损损或腐或腐蚀蚀磨磨损损形成的磨屑是由化合物形成的磨屑是由化合物组组成的，成的，在有色光作用下不同成分的磨料在有色光作用下不同成分的磨料显显示出不同的示出不同的颜颜色，色，以此确定磨粒的材料以此确定磨粒的材料类类型，型，进进而判断磨而判断磨损损的具体位的具体位置。置。24精选ppt 铁谱技术对磨粒的识别与分析主要分为定性分析和定量分析l 定量定量铁谱铁谱分析：分析：通常先采用通常先采用铁谱铁谱光密度光密度计计来来测测量量铁谱铁谱片上不同片上不同位置上磨粒沉位置上磨粒沉积积物的光密度，从而求得磨粒的尺寸、物的光密度，从而求得磨粒的尺寸、大小分布以及微粒大小分布以及微粒总总量。量。所所谓谓光密度是投射光密度是投射过过透明透明铁谱铁谱片的光片的光强强度与透射度与透射过过含有磨粒的含有磨粒的铁谱铁谱片的光片的光强强度之比，度之比，与磨屑的覆盖面与磨屑的覆盖面积积成正比，那么成正比，那么用光密度用光密度值值就可以推算就可以推算铁谱铁谱片上磨片上磨屑量的多少屑量的多少。一般在一般在铁谱铁谱片上片上55mm(55mm(大磨粒沉大磨粒沉积处积处)和和49mm49mm(小磨粒沉小磨粒沉积处积处)两两处测处测量磨粒的光密度，以量磨粒的光密度，以AL和和AS分分别别表示大、小磨粒光密度的表示大、小磨粒光密度的读读数。通数。通过测过测出出铁铁谱谱片上大、小磨粒的光密度，由此确定大磨粒和小片上大、小磨粒的光密度，由此确定大磨粒和小磨粒的相磨粒的相对对含量。含量。25精选ppt 定量铁谱分析：25精选ppt当机器在当机器在正常运正常运转转状状态态下下(除磨合除磨合阶阶段外段外)，AL一般稍大于一般稍大于AS，但差，但差别别不不显显著，著，这说这说明磨明磨损处损处于于稳稳定状定状态态。在非正常在非正常磨磨损损状状态态下下，AL将将显显著地大于著地大于AS，而且磨粒量急，而且磨粒量急剧剧增多。增多。因此，磨因此，磨损变损变化程度可用化程度可用磨粒数量和大小磨粒数量差磨粒数量和大小磨粒数量差值值两两个特征量表示。个特征量表示。总总磨磨损损量量Iq=AL+AS，表示不同，表示不同时间时间磨粒数量的磨粒数量的变变化，化，对对应应于机器的磨于机器的磨损损量和磨量和磨损损率，当率，当严严重磨重磨损损开始开始时时，其数，其数值值急急剧剧增大，称增大，称为为磨磨损损定量指数定量指数。大小磨粒数量差大小磨粒数量差值值Is=AL-AS表示不同表示不同时间时间磨粒尺寸比例磨粒尺寸比例的相的相对变对变化，化，反映磨反映磨损损不正常程度，其数不正常程度，其数值值越大越大说说明磨明磨损损越越恶恶化，化，故称故称为为磨磨损严损严重性指数重性指数。综综上两个方面的影响因素，上两个方面的影响因素，对对于整个磨于整个磨损损情况可以用磨情况可以用磨损损指数方程：指数方程：IA磨磨损损度指数；度指数；Iq磨磨损损定量指数；定量指数；Is磨磨损严损严重性指数；重性指数；根据根据这这些指数可以判断磨些指数可以判断磨损损系系统统状状态态是否正常。是否正常。26精选ppt当机器在正常运转状态下(除磨合阶段外)，AL一般稍大于AS在磨粒分析方面，在磨粒分析方面，铁谱铁谱和光和光谱谱分析各有所分析各有所长长。l铁谱铁谱法能将磨粒法能将磨粒按尺寸大小排列，并反映出按尺寸大小排列，并反映出颗颗粒的形状、磨粒的形状、磨损损的性的性质质，但，但进进一步定性定量分一步定性定量分析有困析有困难难；l光光谱谱法法能能够够区区别别磨粒的中含有的元素成分及含磨粒的中含有的元素成分及含量量，但，但对对于大于于大于2 2m的微粒即失去的微粒即失去检测检测的效能，的效能，而很多机械失效而很多机械失效时时，磨粒尺寸往往大于，磨粒尺寸往往大于2 2 m。因此，分析磨粒最好两种方法因此，分析磨粒最好两种方法联联合使用，可以合使用，可以相互相互补补充，使充，使检测检测效果效果较较好。好。27精选ppt在磨粒分析方面，铁谱和光谱分析各有所长。27精选ppt六、摩擦表面的形六、摩擦表面的形态态分析分析 由于摩擦由于摩擦现现象象发发生在表面生在表面层层，表，表层组织结层组织结构的构的变变化是研究摩擦磨化是研究摩擦磨损规损规律和机理的关律和机理的关键键，现现代表面代表面测试测试技技术术已先后用来研究摩擦表面的各种已先后用来研究摩擦表面的各种现现象。象。1 1、摩擦磨、摩擦磨损损表面形貌的分析表面形貌的分析 摩擦摩擦过过程中表面形貌的程中表面形貌的变变化可以采用化可以采用表面表面轮轮廓廓仪仪和和电电子子显显微微镜镜来来进进行分析。行分析。表面表面轮轮廓廓仪仪是通是通过测过测量触量触针针在表面上匀速移在表面上匀速移动动，将触将触针针随表面随表面轮轮廓的垂直运廓的垂直运动检测动检测、放大，并且描、放大，并且描绘绘出表面的出表面的轮轮廓曲廓曲线线。再。再经过经过微微处处理机的运算理机的运算还还可以直可以直接接测测出表面形貌参数的出表面形貌参数的变变化。化。目前常用的目前常用的表面微表面微观观形貌分析形貌分析设备为扫设备为扫描描电电子子显显微微镜镜。电电子子扫扫描的描的图图像清晰度好，并有立体感，放大像清晰度好，并有立体感，放大倍数倍数变变化范化范围宽围宽(20-20000(20-20000倍倍)，检测检测范范围围亦亦较较大。大。28精选ppt六、摩擦表面的形态分析28精选ppt2 2、摩擦磨、摩擦磨损损表面表面结结构的分析构的分析 金属表面在摩擦磨金属表面在摩擦磨损过损过程中表程中表层结层结构的构的变变化通化通常用衍射技常用衍射技术术来分析，常用的有来分析，常用的有电电子衍射法、子衍射法、X射射线线衍射法衍射法。u电电子衍射的穿透能力小，散射厚度子衍射的穿透能力小，散射厚度仅为仅为10-710-8 cm。电电子衍射子衍射仪仪可用来可用来进进行薄行薄层层的摩擦表面分的摩擦表面分析析，例如研究金属的粘着磨例如研究金属的粘着磨损损和摩擦副材料迁移和摩擦副材料迁移现现象。象。uX 射射线线穿透能力大穿透能力大,散射散射层层厚度可达到厚度可达到10-410-2 cm。X 射射线线衍射衍射仪仪常用来常用来对较对较厚的摩擦表面的厚的摩擦表面的结结构分析构分析。例如，此法常用于研究。例如，此法常用于研究发动发动机活塞机活塞环环与缸与缸套表面摩擦磨套表面摩擦磨损损后晶体尺寸的后晶体尺寸的变变化，化，单单晶晶铁铁板在磨板在磨料磨料磨损损后由后由铁铁向向铁铁的的转变转变以及以及润润滑油添加滑油添加剂剂在金在金属表面上的属表面上的润润滑机理。滑机理。29精选ppt2、摩擦磨损表面结构的分析29精选ppt3 3、摩擦磨、摩擦磨损损表面化学成分的分析表面化学成分的分析 摩擦表化学元素的摩擦表化学元素的组组成与分布特点可用成与分布特点可用能能谱谱分分析和析和X射射线显线显微分析方法微分析方法来来进进行。行。u 能能谱谱分析的基本原理分析的基本原理：是用：是用X射射线线、真空紫外光、真空紫外光束或束或电电子束照射子束照射试试件表面使表面受到激件表面使表面受到激发发而而产产生光生光电电子和俄歇子和俄歇电电子，然后子，然后测测量和分析量和分析这这些些电电子的能量，子的能量，就可确定表面的化学成分。就可确定表面的化学成分。uX射射线显线显微分析的基本原理微分析的基本原理：是通：是通过电过电子束子束对试对试件表面作用，使各元素件表面作用，使各元素发发出相出相应应特征的射特征的射线谱线谱，以，以不同特征不同特征X射射线线的波的波长长和和强强度来确定元素的成分和度来确定元素的成分和含量。含量。30精选ppt3、摩擦磨损表面化学成分的分析30精选ppt