摩擦与润滑2011-3.pptVIP

4.3.2、边界摩擦中的物理吸附膜 当润滑剂与金属材料表面接触时，仅依靠分子或原子的相互吸引产生的吸附，即是物理吸附。 它可分为非极性和极性两种，膜的形成是可逆的，强度相对较低。 4.3.3、边界摩擦中的化学吸附膜 如果润滑剂的极性分子与金属表面是化学的结合属于化学吸附。 化学吸附膜和物理吸附膜相比较，化学吸附膜要稳定，且形成的吸附膜是不可逆的，可以吸收的热量也高。 4.3.4、边界摩擦中的化学反应膜 是在高温和高压下能在金属表面上形成一层薄的化合物保护膜，此膜的作用一方面可以起到保护金属表面降低摩擦系数的作用，另一方面还能多吸附一些润滑剂。此膜虽薄但比化学吸附膜要厚得多，稳定得多，类似于涂敷在金属表面上的一层干膜润滑剂。 边界膜的分类及其适用范围 分类 特点 形成条件 适用范围 物理吸附膜 由分子吸引力使极性分子定向排列，吸附在金属表面，吸附与脱附完全可逆。 吸附热为8-43kJ/mol时形成，高温时脱吸 常温，低速，轻载 化学吸附膜 在极性分子的有价电子与基体表面的电子发生交换而产生的化学结合力，使极性分子定向排列，吸附在金属表面上。吸附与脱吸不完全可逆。 吸附热为42-420kJ/mol时形成，高温时脱吸，随之发生化学变化 中温，中速，中载 化学反应膜 S，P，Cl等元素与金属表面进行化学反应，生成金属膜，其熔点高，剪切强度低，反应不可逆。 在高温下反应生成 高温，高速，重载 氧化膜 金属表面由于晶格点阵原子处于不平衡状态，化学活性大，极易与氧反应，形成氧化膜。 在室温下，无油的纯净金属表面氧化生成 只能起到瞬时润滑作用 影响边界膜性能的因素 1. 温度：超过一定的温度范围，吸附膜将发生失向，散乱或脱吸，使润滑失效； 2. 速度：稳定而平滑的摩擦情况，v~10-3-2cm/s之间摩擦系数不受速度影响，速度非常低，即静摩擦向动摩擦过渡范围内，吸附膜摩擦系数随速度增加而下降，化学反应膜摩擦系数随速度增加而增大，速度增高，边界润滑转变为液体润滑，摩擦系数急剧下降； 3.载荷的影响：存在吸附膜的边界润滑，吸附膜的摩擦系数稳定不受载荷影响。滑动摩擦情况下，载荷不致使吸附膜脱吸时，摩擦表面磨损很小，当载荷达到能使吸附膜脱吸时，局部甚至发生破裂，摩擦系数和表面磨损量急剧升高。 4.4 流体润滑摩擦理论 当金属材料与模具表面之间涂覆润滑剂，金属材料与模具相互滑动时，某些工艺局部将产生流体润滑摩擦。通常润滑剂分为非流体润滑剂和流体润滑剂两类。使用流体润滑时，两摩擦表面不直接接触，由一层厚度约为表面粗糙度10倍的润滑剂膜隔开，此时依靠润滑剂的压力来平衡外载荷。此时，摩擦系数小。 流体润滑的特点 当摩擦副的两个摩擦表面由一层具有一定厚度（1.5-2um）的粘性流体分开时，靠流体内的压力平衡外载荷，流层中的大部分分子不受金属表面离子电力场的作用，可以自由移动，摩擦阻力主要由流体的内摩擦引起。 流体润滑的优点 摩擦阻力低，摩擦系数小（0.001-0.08或者更低），润滑膜避免了金属的直接接触，减少了磨损，油膜对金属表面有保护作用，防止表面锈蚀；油膜有吸振作用，使机器运转更加平稳；流体的流动降低了摩擦热，并对摩擦表面有一定的冲洗作用，改善了摩擦副的工作条件，延长了其使用寿命。 依照润滑剂膜产生的压力方式，可以分为流体动压润滑和流体静压润滑。 依照润滑剂的厚度可分为：厚膜润滑和薄膜润滑。润滑剂膜的厚度取决于接触压力、润滑剂的粘度、接触表面的温度和相对滑动的速度等诸多因素。 4.4.1、流体动力润滑 流体动力润滑在被润滑剂隔开部分的摩擦阻力主要来自润滑剂的流动阻力。典型膜厚：1-100um。摩擦力是剪切油膜的剪力，其大小取决于油膜的性质。 4.4.2、弹性流体动力理论 是流体动压润滑理论的一个重要发展。研究了两个具有相对运动的固体表面相互接触过程中，同时考虑固体弹性变形和润滑油粘度变化的作用。 典型膜厚：0.1-1um。 特点： 1. 油膜极薄，仅为接触区宽度的千分之几； 2. 接触压力极大，可达几千个MPa的压力峰值； 3. 在此巨大的接触压力下接触表面间的润滑油黏度比正常室温下的黏度大许多倍； 4.相互接触的弹性体产生很大的局部变形，从而急剧的改变油膜几何形状； 5. 油膜的几何形状又能决定油膜压力的分布 弹性流体动压润滑的判据-膜厚比 其适用范围可以用弹性流体动压润滑膜厚度对表面粗糙度之比值来表示。 λ=hmin/0.5(Hif1+hif2) 其中：Hif1+hif2为两表面粗糙