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从轴承失效的形式谈氧化磨损
2023-08-24
来源: 让云

腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中,表面材料与周围介质发生化学或电化学反应,表面形成腐蚀性产物,在摩擦过程中引起的材料损失现象,称为腐蚀磨损。腐蚀磨损是腐蚀与磨损二者综合作用产生的,与纯腐蚀或纯磨损有较大差异。

腐蚀磨损主要分为:

1、化学腐蚀:金属与外界介质直接起化学作用,造成表面损伤。如:氧化腐蚀;

2、电化学腐蚀:当不纯金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应。活性金属失去电子并被氧化。如湿气腐蚀;应力腐蚀;氢致腐蚀等。

这些腐蚀磨损都会在后面陆续介绍。

金属腐蚀的本质:金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

腐蚀磨损大于其他磨损的原因:

大量的实验和工程实践显示腐蚀磨损的核心是腐蚀和磨损的交互作用(协同效应),而不是表面膜的行为。腐蚀磨损交互作用可以较好地解释腐蚀磨损率不是单纯腐蚀率和单纯磨损度的加和,而是远大于它。

1、腐蚀后的材料表面疏松、多孔,很容易在磨料或其它微凸体的作用下被去除而增加材料流失量。

2、形变强化的金属材料由于腐蚀会除去表面薄薄的硬化层,裸露出未变形强化、或形变程度较小,硬度较低的表面层从而降低耐磨性,这是腐蚀加速磨损的一种表现。

一、失效轴承

观察如下深沟球轴承内圈图片;

1、什么是氧化磨损

当金属摩擦副受到空气中的氧气或润滑剂中所含的氧气作用时,表面形成很薄的氧化膜,当表面所生成的氧化膜被磨掉以后,又很快的形成新的氧化膜,所以氧化磨损是化学氧化和机械磨损两种作用相继进行的过程。

(1)、脆性氧化膜的氧化磨损

在一定的气体中,金属材料表面会生成脆性氧化膜,由于其物理机械性能与基体差别很大,当它生长到一定厚度时,很容易被机械作用去除并暴露出金属基体,随后在新的基体上面又开始新的氧化,磨损过程。

(2)、韧性氧化膜的氧化磨损

如果生成的氧化膜是韧性的并且比基体软,当遭受外部机械作用时,可能只有部分氧化膜被除去,随后的氧化磨损过程仍是在氧化膜上进行的。

2、影响因素及控制方法

(1)、氧化膜的机械性能对磨损的影响

1)、脆性氧化膜与基体金属结合能力差,容易被磨掉。反之,如为韧性而致密的氧化膜,则与基体结合牢固,不易磨掉。

2)、若氧化膜的硬度较大,结果氧化膜被嵌入金属内,成为磨料;若氧化物较软,则其对另一表面磨损就小,有的甚至有防止粘着的作用。

(2)、载荷对磨损的影响

轻载荷下氧化磨损磨屑主要成分为Fe和FeO,重载荷下磨屑主要成分是Fe2O3和Fe3O4。当载荷超过某一临界值时,磨损量随载荷增大急剧增加,甚至变为粘着磨损。

(3)、金属表面状态影响 

金属表面处于干摩擦时,容易产生氧化磨损。加入润滑油除了起到减摩作用外同时隔绝空气,提高抗氧化磨损能力。

二、分析轴承失效

图中轴承未见材质减少或者转移,只是在表面形成了一层非常细致的红褐色层,我们可以判断这个是轴承在干燥环境下与氧气产生了氧化,生成的Fe2O3(红褐色),因为是轴承内圈的内表面,安装属于紧配合,未产生相对移动这样的机械磨损,所以磨损的速度非常慢,轴承仍然可以在短时间继续使用。但是这层氧化膜并非是不可渗透的,如果水分或腐蚀性液体接触就会发生电化学腐蚀。

优化方案是:在安装时加入一些抗磨胶水,隔绝外界空气即可。

三、联系我们

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