發(fā)布時間：2022-09-30
摩擦消耗了世界一次性能源的1/3以上，磨損是材料與機(jī)械設(shè)備失效的3種主要形式之一。潤滑則是減少摩擦、降低或避免磨損的最有效手段。在我國，每年因摩擦導(dǎo)致的機(jī)械磨損所損耗的材料高達(dá)幾百億元，并且由于我國石油資源短缺，造成了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與石油需求之間的矛盾，解決這一矛盾的有效途徑之一為“減少摩擦、降低磨損、提高油品的燃油經(jīng)濟(jì)性、改善潤滑條件、節(jié)約能源”,這已成為我國各行業(yè)科技攻關(guān)的重大課題。為了滿足發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需求，未來新興潤滑劑和潤滑技術(shù)必須立足高速發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)，同時兼顧環(huán)境友好，即滿足綠色、高效、多功能(或多效化)的多重需求。新興的潤滑技術(shù)已為現(xiàn)代工業(yè)、國防等領(lǐng)域的發(fā)展提供了無限可能，相信通過努力屆時必將會有很多奇特的潤滑材料出現(xiàn)，“超潤滑”、“零摩擦”的新型潤滑材料的出現(xiàn)完全有可能。
一、摩擦
兩個相互緊密接觸的物體沿著它們的接觸面做相對運(yùn)動時，會產(chǎn)生一個阻礙這種運(yùn)動的阻力，這種現(xiàn)象就是摩擦。這個阻力就叫做摩擦力。摩擦力與垂直載荷的比值叫做摩擦因數(shù)。摩擦是機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的大敵，是造成能源損失和機(jī)械破損的關(guān)鍵，必須盡量設(shè)法避免。摩擦產(chǎn)生帶來的不良效果主要是：
①消耗大量能量；
②產(chǎn)生熱量；
③摩擦副磨損。
按潤滑副表面的潤滑狀況，將摩擦分為四種：
① 干摩擦。物體表面無任何潤滑劑存在時的摩擦，稱為干摩擦，也稱固體摩擦。純粹的干摩擦在內(nèi)燃機(jī)中很少存在，因為各個摩擦副中或多或少會有潤滑劑存在。
② 流體摩擦。兩物體表面被潤滑油膜完全隔開時的摩擦，稱為流體摩擦，也就是流體潤滑。在內(nèi)燃機(jī)中，為潤滑油供應(yīng)充足時的理想狀態(tài)。此時摩擦發(fā)生在界面間的潤滑油膜內(nèi)，它可以有效地降低零件磨損，延長使用壽命。又因為潤滑油分子間的摩擦系數(shù)遠(yuǎn)小于摩擦副間的直接摩擦系數(shù)，故顯著降低了功率消耗。
③ 邊界摩擦邊界摩擦。兩物體表面被具有潤滑性能的邊界膜分開時的摩擦，稱邊界摩擦，也就是邊界潤滑。這種邊界膜是潤滑油中的極性分子吸附在摩擦表面上，一般在高溫或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生這種情況。邊界摩擦普遍存在于滑動軸承、氣缸和活塞環(huán)凸輪和隨動件等處。相對于干摩擦來說，邊界摩擦具有較低的摩擦系數(shù)，能有效的減少零件磨損，提高承載能力。
④混合摩擦。半干摩擦和半流體摩擦都叫混合摩擦。半干摩擦是指在摩擦表面上同時有干摩擦和邊界摩擦。半流體摩擦是指在摩擦表面上同時有流體摩擦和邊界摩擦?；旌夏Σ猎趦?nèi)燃機(jī)的各摩擦副中普遍存在。凡摩擦副出現(xiàn)兩種潤滑狀態(tài)的都可稱為混合潤滑。各種潤滑狀態(tài)的示意圖及其摩擦系數(shù)的大致范圍見圖1。斯特里貝克(Stribeck)曲線特性因數(shù) , C值變小，則潤滑趨于苛刻。
二、摩損
摩損是指物體工作表面的物質(zhì)，由于表面相對運(yùn)動而不斷損失或形變的現(xiàn)象，是摩擦的結(jié)果。磨損過程主要因?qū)ε急砻骈g的機(jī)械、化學(xué)與熱作用而產(chǎn)生。
一般來說機(jī)械零件表面磨損后，往往造成設(shè)備精度喪失或停工損失、材料消托本產(chǎn)率降低。因此人們對磨損問題極為重視，不斷對磨損現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，找出影響磨損的因素和磨損機(jī)理，從而尋求提高零件耐磨性和使用壽命以及控制磨損的措施，減少制造和維修費(fèi)用。
摩損的分類取決于許多因素，例如磨損量的大小、相對運(yùn)動和載荷類型、摩振表面形貌和表層破壞形式、磨損機(jī)理等，磨損的基本類型有：
①磨料磨損 油中含有雜質(zhì)或磨損下來的金屬屑，進(jìn)入摩擦副。
②疲勞磨損 摩擦副往復(fù)運(yùn)動中發(fā)生微小裂痕，表面出現(xiàn)微小的坑。
③腐蝕磨損 摩擦副先與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕，包含氧化磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損、微動磨損、氣蝕、微點蝕磨損。
④粘著磨損 摩擦副相對運(yùn)動時，表面微凸體之間由于密切接觸而形成節(jié)點，接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，包含輕微磨損、涂抹、擦傷、膠合、咬死等等。
正常磨損一般分為三個階段，如圖2所示。
(1)跑合階段(又稱磨合階段)： 新的摩擦副具有一定的表面粗糙度，真實接觸面積較小。經(jīng)跑合階段，表面逐漸磨平，真實接觸面積逐漸增大，
磨損速度減緩，如圖2中的Oa線段。
(2)穩(wěn)定磨損階段：這一階段磨損緩慢穩(wěn)定，如圖2中ab線段。這一線段的斜率就是磨損速度、橫坐標(biāo)時間就是零件耐磨壽命。
(3)劇烈磨損階段：b點以后，磨損速度急劇增長，機(jī)械效率下降，功率和潤滑油的損耗增加，精度喪失，產(chǎn)生異常噪聲及振動，摩擦副溫度迅速升高，最終導(dǎo)致零件失效。
影響磨損的因素很復(fù)雜，而且相互交錯，例如載荷與速度(主要的)、材料種類及性質(zhì)、摩擦方式(滑動還是滾動)、表面形貌及潤滑狀態(tài)(溫度、濕度、氣體介質(zhì)等)。由于磨損條件不同，所產(chǎn)生的影響也不一樣。
根據(jù)影響磨損的主要因素，其減摩抗磨的主要措施有:
1)提高材料的物理力學(xué)性能(如強(qiáng)度、硬度、韌性、彈性等)。
2)選用合理的潤滑方式和潤滑劑。
3)提高摩擦表面質(zhì)量。
4)改進(jìn)運(yùn)動方式，在可能的情況下變滑動摩擦為滾動摩擦。
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統(tǒng)計
