《摩擦学——摩擦与磨粒》课程教学资源（PPT课件）第九章 冲蚀磨损

第九章冲蚀磨损

第九章 冲蚀磨损

概述 冲蚀磨损:是指流体或固体颗粒以一定的速度和角 度对材料表面进行冲击所造成的磨损。 冲蚀磨损可分为:分气固冲蚀、流体冲蚀、液滴冲 蚀及气蚀(根据颗粒及其携带介质的不同 冲蚀磨损现象在生产、生活中普遍存在。造成损失 和危害严重,但也有应用其原理对机器零件表面进 行清理和强化,如喷砂和喷丸等。 国内外研究工作开展较多,本课程主要介绍气体介 质携带固体磨粒对材料表面的冲蚀磨损

概 述 冲蚀磨损：是指流体或固体颗粒以一定的速度和角 度对材料表面进行冲击所造成的磨损。 冲蚀磨损可分为：分气固冲蚀、流体冲蚀、液滴冲 蚀及气蚀（根据颗粒及其携带介质的不同） 。 冲蚀磨损现象在生产、生活中普遍存在。造成损失 和危害严重，但也有应用其原理对机器零件表面进 行清理和强化，如喷砂和喷丸等。 国内外研究工作开展较多，本课程主要介绍气体介 质携带固体磨粒对材料表面的冲蚀磨损

§1冲蚀磨损理论 影响较大的理论有: ●延性材料的切削磨损理论 ●脆性材料的断裂磨损理论 变形磨损理论 ●绝热剪切与变形局部化磨损理论 ●薄片剥落磨损理论

§1 冲蚀磨损理论 ⚫影响较大的理论有： ⚫ 延性材料的切削磨损理论 ⚫ 脆性材料的断裂磨损理论 ⚫ 变形磨损理论 ⚫ 绝热剪切与变形局部化磨损理论 ⚫ 薄片剥落磨损理论

、延性材料的切削理论 ●芬尼( Finnie..),1958,物理模型 切削几何模型 切削过程中作用在磨 粒上的接触应力

一、延性材料的切削理论 ⚫ 芬尼（Finnie.I.），1958，物理模型 F P α 切削几何模型 切削过程中作用在磨 粒上的接触应力

模型 ●模型假设一颗多角形磨粒,质量为m,以一定 速度v,冲角a冲击到靶材的表面。 ●理论分析的靶材的磨损体积: V=k-f(a

模 型 ⚫ 模型假设一颗多角形磨粒，质量为m，以一定 速度v，冲角α冲击到靶材的表面。 ⚫ 理论分析的靶材的磨损体积： f () p mv V K 2 =

sin2a-3sin2aa≤18.5° C c218.5 m--冲蚀磨粒的质量;v-磨粒的冲蚀速度 ●V--靶材的磨损体积;P--靶材的流动应力 磨粒的冲击角;K常数 ●磨粒如一把微型刀具,当它划过靶材表面时 变把材料切除而产生磨损

⚫ m----冲蚀磨粒的质量；v----磨粒的冲蚀速度 ⚫ V----靶材的磨损体积；P-----靶材的流动应力 ⚫ α-----磨粒的冲击角 ；K-----常数 ⚫ 磨粒如一把微型刀具，当它划过靶材表面时， 变把材料切除而产生磨损。 f () =    2 sin 2 −3sin 3 cos2    18.5   18.5

公式表明:材料的磨损体积与磨粒的质量和速 度的平方(即磨粒的动能)成正比,与靶材的 流动应力成反比,与冲角Q成函数关系。 ●实验研究表明:对于延性材料,多角形磨粒 小冲角的冲蚀磨损,切削模型非常适用; ●对于不很典型的延性材料(如一般的工程材 料),脆性材料,非多角形磨粒(如球形磨 粒),冲角比较大(特别是冲角=90°)的冲 蚀磨损偏差较大

⚫ 公式表明：材料的磨损体积与磨粒的质量和速 度的平方（即磨粒的动能）成正比，与靶材的 流动应力成反比，与冲角α成函数关系。 ⚫ 实验研究表明：对于延性材料，多角形磨粒， 小冲角的冲蚀磨损，切削模型非常适用； ⚫ 对于不很典型的延性材料（如一般的工程材 料），脆性材料，非多角形磨粒（如球形磨 粒），冲角比较大（特别是冲角=90°）的冲 蚀磨损偏差较大

脆性材料的切削理论 ●脆性材料在磨料冲击下几乎不产生变形 ●芬尼等人根据赫兹应力分析,认为是在缺陷的 地方产生裂纹裂纹不断扩展而形成碎片剥落 ●当磨粒尺寸较大时,磨损量随冲角的增加而增 加。当冲角等于90°时,磨损量最大

二、脆性材料的切削理论 ⚫ 脆性材料在磨料冲击下几乎不产生变形。 ⚫ 芬尼等人根据赫兹应力分析，认为是在缺陷的 地方产生裂纹裂纹不断扩展而形成碎片剥落。 ⚫ 当磨粒尺寸较大时，磨损量随冲角的增加而增 加。当冲角等于90°时，磨损量最大

模型 ●谢尔登( Sheldon)和芬尼,196, ●冲角为90°,脆性材料,冲蚀磨损, ●脆性材料的断裂模型 ●脆性材料(单位重量磨粒)冲蚀磨损量的 表达式 ∈=K b

模 型 ⚫ 谢尔登（Sheldon）和芬尼， 1966， ⚫ 冲角为90°，脆性材料，冲蚀磨损， ⚫ 脆性材料的断裂模型 ⚫ 脆性材料（单位重量磨粒）冲蚀磨损量的 表达式 a b K r v = 1 0

●对球形磨粒: 3 ●对多角形磨粒: a=3.6 对任一形状磨粒 b=2.4

⚫ 对球形磨粒： ⚫ 对多角形磨粒： ⚫ 对任一形状磨粒： 2 3 − = m m a 2 3.6 − = m m a 2 2.4 − = m m b