金属加工润滑基础知识之一摩擦学

摩擦学的三个方面：摩擦、磨损、润滑

摩擦：相互接触的物体在相对运动时或具有相对运动的趋势时，接触面间发生阻碍相对运动的现象，称为摩擦。所产生阻碍其相对运动的阻力称之为摩擦力。

特征：摩擦阻力、摩擦热量、材料磨损

摩擦种类：（按摩擦副表面的润滑状态分类）

1、干摩擦：在没有任何润滑剂的条件下，两物体表面间的摩擦。

2、液体摩擦：又称流体摩擦。是发生在液体内部的一种摩擦现象，包括纯液体流动时的摩擦和液体将金属表面隔开时的摩擦。一般来讲，这层液体的厚度在2微米以上。

3、边界摩擦：当固体表面不是被一层液体隔开，而是被一层很薄的吸附油膜隔开，或是被一层具有分层结构和润滑性能的边界膜隔开时的摩擦，称为边界摩擦。这层膜的厚度一般在0.1-1微米以下。

4、混合摩擦：物体相对运动时，由于它的表面粗糙度不同，当凸起较高的部分发生边界摩擦时，凸起较低的部分处于液体摩擦状态或半液体摩擦中，当凸起较低的部分处于边界摩擦时，凸起较高的部分因挤压较剧烈会导致边界膜破烈，其表面直接接触发生局部干摩擦、半干摩擦。

磨损：

定义：相互接触的物体在相对运动时，表层材料不断发生的损耗的过程，或者产生残余变形的现象。

磨损的三个阶段：磨合、稳定磨损、急剧磨损

磨损的类型：

1、粘附磨损：接触表面相对运动时，由于分子间的吸引力作用而产生粘附连接，致使材料从表面脱掉的磨损。

2、磨料磨损：接触表面相对运动时，由于硬质颗粒或较硬表面上的微凸体，在摩擦过程中的“梨削”“切削”“磨削”作用引起表面擦伤，表层材料脱落或分离出碎屑和其他磨粒。

3、疲劳磨损：两个相互作用的摩擦表面，由于表层材料疲劳，产生微观裂纹并分离出磨粒和碎片剥落，形成凹坑，造成磨损。

4、腐蚀磨损：摩擦副在第三介质的作用下发生的腐蚀磨损，比如：润滑油酸化变质产生的酸性油泥；手汗；潮湿空气中的氧、二氧化硫、硫化氢等等。

磨损的影响因素：

1、润滑对磨损的影响

（降低摩擦系数，液体润滑时能防止粘附磨损，洁净润滑能减少磨料磨损；有防锈性能的润滑剂能减少腐蚀磨损）

2、材料性能对磨损的影响

（材料的硬度和韧性；硬度决定表面抵抗能力，过高硬度易产生碎屑，产生磨料磨损。韧性防止磨粒产生，提高耐磨性）

3、表面加工质量对磨损的影响

（一般情况，机件表面的磨损随粗糙度的减小而减小）

4、机件的工作条件对磨损的影响

（机械负荷、运转速度、温度高低、外部环境（水汽、灰尘及腐蚀介质）

润滑：

定义：在摩擦副的摩擦表面间起形成一层具有低摩擦阻力的润滑膜层，减少摩擦件的摩擦和磨损的物质。

润滑的作用：

1、降低摩擦   2、减少磨损   3、冷却作用   4、防止腐蚀  5、抛光作用

润滑种类：

1、流体润滑（又称液体润滑）

摩擦表面之间被一层具有一定厚度，并可以流动的液体层隔开时的润滑，又称液体润滑。

特点：流动性、流体压力、厚度                                                                                                                                                                                    

2、边界润滑，对于在高温高压下形成的分子结构的润滑膜层，这样的润滑状态就叫做边界润滑，也称为“极压润滑”。这样的边界润滑膜有三种类型：

（1）吸附膜

极性物质的“亲金属基”原理：当极性物质与金属接触时，极性端吸附在金属表面成一层排列的吸附层（厚度一般在0.1-1微米），这层物质没有流动性。稳定牢固吸附在金属表面上，起到隔开金属作用。这种性能常称之为“油性”。

    这层膜层在重负荷、低转速或低润滑速度时能起到比流体润滑膜更稳定可靠的润滑作用，金属表面的各类吸附膜能保持润滑性的温度在120度以下，通常不超过200-250度。当在更高负荷和温度的条件时，这类膜层就会解吸，失效。

（2）化学反应膜

化学反应膜的形成依靠油品中的极压添加剂，即含硫、磷、氯、钼、硼、氮、氟等这些元素和有机金属化合物（铅、锌）在高温高压下与金属表面起化学反应，生成如硫化铁、氯化铁等物质，这层物质膜具有比金属低得多的硬度和剪切强度、熔点低，在高温高压下可以变形流动，使表面更加光滑，起到抛光和润滑作用。

（3）沉积膜

     有些物质，在高温高压下，由于金属材料的软化，这些物质能“沉积”在金属的表面上，形成具有润滑性、耐磨性的膜层。这类物质叫做“抗磨剂”。