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《机电设备诊断与维修》复习汇总 第一章 机械零件失效的模式及其机理 1．磨损形式主要有哪几种？简述每一种磨损产生的机理。 磨损形式主要有：粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。 粘着磨损产生的机理： 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，仅为理论接触面积的1/100~1/1000。所以在载荷不大时，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，那么两个零件的金属面将直接接触而产生粘着。而当摩擦表面发生相对滑动时，粘着点在切应力作用下变形以至断裂，造成接触表面的损伤破坏。如果粘着点的粘着力足够大，超过摩擦接触点两材料之一的强度，则材料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迁移到较硬的表面上。在载荷相和对运动作用下，两接触表面重复产生粘着—剪断—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。因此，在金属的摩擦中，粘着磨损是剧烈的，常常会导致摩擦副灾难性破坏。 磨料磨损产生的机理：有4种假说： 1）微量切削说：即磨料磨损主要是由于磨料颗粒沿摩擦表面进行微量切削而引起的，微量切削大多数呈螺旋状或环状，与金属切削加工的切削形状类似。 2）疲劳破坏说：即磨料磨损主要是磨料使金属表面层受到交变应力和变形，使材料表面疲劳破坏，并呈颗粒状态从表层脱落下来。 3）压痕破坏说：即塑性较大的材料，因磨料在载荷的作用下压入材料表面而产生压痕，并从表层上挤出剥落物。 4）断裂说：即磨料压入和擦划金属表面时，压痕处的金属要产生变形，磨料压入深度达到临界值时，伴随压入而产生的拉伸应力足以产生裂纹。在擦划过程中产生的裂纹有两种主要类型：一种是垂直于表面的中间裂纹，另一种是从压痕底部向表面扩展的横向裂纹。当横向裂纹相交或扩展到表面时，便发生材料呈微粒状脱落，形成磨屑的现象。 疲劳磨损产生的机理：有两种假说。 1）滚动接触疲劳磨损说：在滚动接触过程中，材料表层受到周期性载荷作用，引起塑性变形、表面硬化，最后在表面出现初始裂纹，并沿与滚动方向呈小于450的倾角方向由表向里扩展。表面上的润滑油由于毛细管的吸附作用而进入裂纹内表面，当）滚动体接触到裂口处时将把裂口封住，使裂纹两侧内壁承受很大的挤压作用，加速裂纹向内扩展。在载荷的继续作用下，形成麻点状剥落，在表面上留下痘斑状凹坑，深度在0.2㎜以下。 2）滚滑接触疲劳磨损说：根据弹性力学，两滚动接触物体在距离表面下0.786b（b为平面接触区的半宽度）切应力最大。该处塑性变形最剧烈，在周期性载荷作用下的反复变形使材料局部弱化，并在该处首先出现裂纹，在滑动摩擦力引起的切应力和法向载荷引起的切应力叠加作用下，使最大切应力从0.786b处向表面移动，形成滚滑疲劳磨损，剥落层深度一般为0.2~0.4㎜。 腐蚀磨损产生的机理：分为氧化磨损和特殊介质下的腐蚀磨损。 氧化磨损产生的机理：除金、铂等少数金属外，大多数金属表面都被氧化膜覆盖着。若在摩擦过程中，氧化膜被磨掉，摩擦表面与氧化介质反映速度很快，立即又形成新的氧化膜，然后又被磨掉。 特殊介质下的腐蚀磨损产生的机理：它是摩擦副金属材料与酸、碱、盐等介质作用生成的各种化合物，在摩擦过程中不断被除去的磨损过程，其机理与氧化磨损产生的机理相似，但磨损速率较高。 微动磨损产生的机理：由于微动磨损集中在局部范围内，同时两摩擦表面永远不脱离接触，磨损产物不易往外排除，磨屑在摩擦面起着磨料的作用。又因摩擦表面之间的压力使表面凸起部分粘着，粘着处被外界小振幅引起的摆动所剪切，剪切处表面又被氧化，故兼有粘着磨损和氧化磨损的作用。因此，微动磨损是一种兼有磨料磨损、粘着磨损和氧化磨损的复合磨损形式。 2．金属零件腐蚀损伤的形式有哪几种？如何防止和减轻机械设备中零件的腐蚀？ 化学腐蚀、电化学腐蚀2类。 1）正确选材 根据环境介质和使用条件，选择合适的耐腐蚀材料，如含有镍、铬、铝、硅、钛等元素的合金钢；在条件许可的情况下，尽量选用尼龙、塑料、陶瓷等材料。 2）合理设计 在设计结构时，应尽量使整个部位的所有条件均匀一致，做到结构合理、外形简化、表面粗糙度合适。 3）覆盖保护层 在金属表面上覆盖一层不同的材料，改变表面结构，使金属与介质隔离开来，以防止腐蚀。常用的覆盖材料有金属或合金、非金属保护层和化学保护层等。 4）电化学保护 电化学保护包括阴极保护法和阳极保护法。 阴极保护法，主要是在被保护金属表面通以阴极直流电流，消除或减少被保护金属表面的腐蚀电池作用。 阳极保护法，主要是在被保护金属表面通以阳极直流电流，使其金属表面生成钝化膜，从而增大了腐蚀过程的阻力。 此外，可用一个比零件材料的化学性能更活泼的金属铆接到零件上