姜花仙

（浙江利欧股份有限公司）

　　【摘　要】根据统计，大约有80%的零件都是因磨损而报废的。磨损也是影响机械正常运转和发动机安全行驶的主要因素。同时，机械零件之间的相互摩擦也消耗着能源，造成巨大的能源损失。根据资料，世界能源的1/3～1/2是以不同的形式消耗在克服机械零件表面相互作用的摩擦上。所以，研究零件机械摩擦磨损失效的规律，寻求减少磨损的措施，达到节省能源，提高零件使用寿命的目的，是一项非常有意义的工作。

　　【关键词】摩擦；磨损；润滑
　　1　磨损的形成原因及减少磨损的重要性
　　磨损涉及到固体力学、流体力学、表面物理、表面化学、冶金学、材料学、机械学等学科，而影响因素则包括载荷、速度、温度、润滑剂类型及特性、环境介质、结构设计、接触面粗糙度、所用材料类型、组织结构及性能等。
　　零件磨损的外在表现形态是表层材料的磨耗。在一般情况下，总是用磨损量来度量磨损程度。不论摩擦系统有多复杂，零件摩擦表面的磨损量总是随摩擦时间延续而逐渐增长。不同的零件由于磨损类型和工作条件不同，磨损情况也不一样，磨损规律也各不尽相同。图1为一正常运转的运动副的运转时间与其磨损量的关系曲线，即磨损曲线。

　　从图中可以看出，零件在磨合期和急剧磨损期内磨损都很快，正常磨损期内磨损较平稳。磨合是机器或运动副能否进入正常运转阶段的前提。
　　2　润滑的研究与探索
　　所有经过机械加工的表面并非平坦光滑，都有不同程度的微观凸起和凹入。当凹凸不平的两个表面相互接触时，一个表面的部分“凸峰”可能会陷入另一表面的凹坑，产生机械咬合。当这两个相互接触的表面在外力的作用下发生相对运动时，相互咬合的部分会被剪断，此时摩擦力表现为这些凸峰被剪切时的变形阻力。减少磨损除了降低接触表面的粗糙度之外，润滑也是改善摩擦、减缓磨损的有效方法。
　　2.1润滑剂的分类
　　根据润滑剂状态不同，润滑剂分为三大类：
　　（1）润滑油：动植物油、矿物油、合成油。粘度是润滑油的主要质量指标，粘度值越高，油越稠，反之越稀；粘度的种类有很多，如：动力粘度、运动粘度、条件粘度等。工程中常用运动粘度，单位是：St（斯）或cSt（厘斯），量纲为（m²/s）
　　（2）润滑脂：润滑油+稠化剂。润滑脂的主要质量指标是：锥入度，反映其稠度大小。滴点，决定工作温度。
　　（3）固体润滑剂：石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。
　　润滑油润滑在工程中的应用Z普遍，常用的供油方式有：
　　滴油润滑、浸油润滑、飞溅润滑、喷油润滑、油雾润滑等
　　油脂润滑常用于运转速度较低的场合，将润滑脂涂抹于需润滑的零件上。润滑脂还可以用于简单的密封。
　　为了提高油的品质和性能，常在润滑油或润滑脂中加入一些分量虽小但对润滑剂性能改善其巨大作用的物质，这些物质叫添加剂。提高油性、极压性，改善物理性能，延长使用寿命；常用添加剂有：油性添加剂、极压添加剂、分散净化剂、消泡添加剂、抗氧化添加剂、降凝剂和增粘剂。
　　2.2润滑油的分类与选择
　　根据流体力学原理，当固体表面发生相对运动时，与其连接的液体层被带动，并以相同的速度运动，即液体与固体层之间不产生滑动。在运动情况下，存在于空隙中的润滑剂就会被带动，沿前进方向压力逐渐增高。当润滑剂压力增加到两零件的接触压力时，润滑剂就进入接触面间。如果变形速度、润滑剂的粘度越大，两接触面的夹角越小，则润滑剂压力上升得越急剧，接触面间的润滑膜也越厚。此时，所发生的摩擦力在本质上是一种润滑剂分子间的吸引力，这种吸引力阻碍润滑剂质点之间的相互移动。这种阻碍称为相对流动阻力。对液体而言，粘性即意味着内摩擦。液体层与层之间的剪切抗力（液体的内摩擦力），由牛顿定理确定。油的粘度与温度及压力有关。随温度的增加，粘度急剧下降，随压力的增加，油的粘度升高。分析表明，矿物油的粘度受压力影响比动植物油更为明显。
　　金属塑性加工用润滑剂从本质上可分为不含有表面活性物质（如各类矿物油）和含有表面活性物质（如动、植物油、添加剂等）两大类。这些润滑剂中的极性或非极性分子对金属表面都具有吸附能力，并且通过吸附作用在金属表面形成油膜。
　　矿物油属非极性物质，当它与金属表面接触时，这种非极性分子与金属之间靠瞬时偶极而相互吸引，于是在金属表面形成层分子吸附膜。而后由于分子间的吸引形成多层分子组成的润滑油膜，将两零件隔开，呈现为液体摩擦。然而，由于瞬时偶极的极性很弱，当承受较大压力和高温时，这种矿物油所形成的油膜将被破坏而挤走，故润滑效果差。
　　可见，润滑剂能否很好地起润滑作用，取决于其能不能很好地保持在两零件接触表面之间，并形成一定厚度、均匀、完整的润滑层。而润滑层的厚度、完整性及局部破裂取决于润滑剂的粘度及其活性、作用的正压力、接触面的粗糙度以及加工方法的特征等。
　　所谓润滑剂的活性，就是润滑剂中的极性分子在摩擦表面形成结实的保护层的能力。它决定润滑剂的润滑性能及与摩擦物体之间吸引力的大小。当润滑剂中有极性的物质存在时，会减少纯溶剂的表面张力，而加强金属与润滑剂分子间的吸附力。一般动植物油脂及含有油性添加剂的矿物油，当它与金属表面接触时，润滑油中的极性基因与金属表面产生物理吸附，从而在变形区内形成油膜。而当润滑剂中含有硫、磷、氯等活性元素时，这些极性物质还能与金属表面起化学反应（化学吸附）形成化学吸附膜，牢牢地附在金属表面上，起良好润滑作用。如硬脂酸与金属表面的氧化膜（只需极薄的氧化膜）发生化学反应，生成脂肪酸盐2RCOOH+MeO=（RCOO）2Me+H2O盐。
　　所谓润滑剂的粘度，是指润滑剂本身粘、稠的程度。它是衡量润滑油流动阻力的参数，在摩擦过程中润滑油的粘度影响很大，粘度过小，即过分稀薄的润滑油，易从变形区挤出，起不到良好的润滑作用；粘度过大，即过分稠厚的润滑油，往往剪切阻力较大，形成的油膜过厚，也不能达到良好润滑之目的。同时，粘度增加使润滑剂进入困难。因此，在实际生产中如何根据产品质量要求选择适当粘度的润滑油是十分重要的。

来源：《华东科技:学术版》2014年5期