对摩擦问题的再认识.pdfVIP

2003年 4月 宁 波职业技术学 院学 报 Apr，2003 第 3卷第 2期 J0URNAL OF NINGB0 P0LyTECHNIC 、，o1．3NO．2 对摩擦 问题的再认识 钟名湖 (南京信息职业技术学院 210015) 摘 要：通过分析物体 表面微观状态，JAil起摩擦 的剪切、吸 附及耕 犁作 用出发，对古典摩擦理论进行 了完 善 ，为新 的防摩擦 、磨损技术提 供 了理论根据 。 关键词：摩擦作用；剪切作用；吸 附作用；耕犁作用 中图分类号：O313．5 文献标识码：B 文章编号：1671—2153(2003)02-0083—02 由于摩擦作用 的存在 ，消耗 了大量能量和磨损 的表面与大气接触时经化学作用而形成的；第三层是 了许多材料。有资料表明：目前世界上大约有 1／3～ 厚度约为lO00nm 左右的很硬的氧化物与金属的混 1／2的能源消耗在克服摩擦上 ，约80％的报废零部 合层 ，该层也称 贝氏层 (Bielbylayer)，是在切削 件与摩擦作用有关。对于机械类专业的学生来说 ， 加工中因表层熔化、流动，随后骤冷而形成的非晶 了解摩擦 ，掌握 防止磨损知识十分必要。现有的许 或微晶质层；第四层是厚度在 10～105am之间的因 多教材都是基于古典摩擦理论来解释有关摩擦 问题 加工时冷作硬化而产生的强化层 ，由外向内从重变 和现象，认为摩擦起源于表面粗糙度 ，摩擦力主要 形层逐渐过渡到轻变形层 。当两个表面接触时，直 由凸峰的相互啮合、碰撞，特别是硬质凸峰嵌入软 接相接的并不是金属本体，而是其表面层 中的某一 表面后在相对运动中形成的耕犁效应。但是 ，由于 层。据此 ，我们从 以下三个方面来考虑摩擦机理 。 加工技术 的不断更新 ，出现了一些摩擦的现象不能 气 液 分 子 吸 附 膜 氧 化 膜 贝 氏 层 从古典摩擦理论得到圆满解释 ，比如图 1所示的块 规粘合现象，教师在讲授有关新的防止磨损技术如固 体润滑技术 、纳米润滑技术时难 自圆其说 ，为此 ，对 古典摩擦理论必须进一步完善 ，对摩擦作用应再认 识 。 图2 材料表面的组成 一 、 摩擦机理 首先 ，由于看似很光滑的物体表面实际是凹凸 图 1 块规粘合现 象 不平 的，这就使得两个表面接触仅仅发生在 图3所示 工件表面微观状态是 凹凸不平的，组成如 图2 的表面微顶部 (接触的主要是表面第三层)，实际接 所示 。它有4个层次 ，最外层是厚度约为0．3～3nm 触面积远小于表面的外观 (实体)面积 (有时相差 四 的气液分子吸附膜 ，它由一些裂纹和小孑L、水份 、氧 万倍)，当表面受法 向力时，在各接触的凸峰顶部 (几 以及灰尘或润滑剂等构成；吸附膜覆盖的是厚度约为 乎是一些点)，穿破表面一 、二层，产生巨大的压强 lO～20nm，呈透 明状 的氧化膜 ，它是工件加工裸露 (应力)，使微 凸产生变形 ，变形时放 出的热量局部积 收稿 日期：2003-03—05 作者简介：钟名湖，男，南京信息职业技术学院高级讲师。 2003年摹2R ·83 · 量