磨損是相對運動的接觸固體表面上，材料逐漸分離和損耗的過程。磨損屬于摩擦學(xué)的一部分，是摩擦產(chǎn)生的必然結(jié)果，有摩擦就有磨損，因而受摩擦學(xué)系統(tǒng)一系列因素的影響。
實驗結(jié)果表明，正常磨損過程一般經(jīng)歷以下三個階段
1)磨合階段摩擦剛開始的階段，摩擦表面具有一定的粗糙度，故磨損速率很大。在一定載荷作用下，隨著摩擦表面逐漸被磨平，表面形貌逐漸趨向一個穩(wěn)定的較佳形貌，真實接觸面積逐漸增大，磨損速率逐漸減慢。
2)穩(wěn)定磨損階段
經(jīng)過磨合階段，摩擦表面加工硬化，微觀幾何形狀改變，從而建立了彈性接觸的條件，這一階段磨損緩慢且穩(wěn)定，磨損率基本保持不變，磨損量很低。
3)劇烈磨損階段
磨損的最后階段，隨著時間或摩擦行程增加，接觸表面之間的間隙逐漸擴大，摩擦條件發(fā)生較大變化，磨損速率急劇增加，導(dǎo)致機械效率下降，精度喪失，最后導(dǎo)致磨損部件的完全失效。從磨損過程來看，為了提高受磨部件的使用壽命，應(yīng)盡量延長穩(wěn)定磨損階段。
2、磨損分類及機理
由于磨損是眾多因素相互影響的復(fù)雜過程。可以說每一種磨損都有幾種性質(zhì)不同、互不相關(guān)的機理存在，我們通常根據(jù)磨損的破壞機理，將磨損分為黏著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損四種類型。
1)黏著磨損
黏著磨損是由于黏著作用使材料由一表面轉(zhuǎn)移到另一表面所引起的磨損。滑動摩擦?xí)r摩擦副接觸面局部發(fā)生金屬黏著，在隨后相對滑動中黏著處被破壞，有金屬屑粒從零件表面被拉拽下來或零件表面被擦傷的一種磨損。由于表面上存在粗糙度，所以表面間的接觸是不連續(xù)的，在外載荷作用下，局部壓力很高，可超過材料的屈服極限，于是接觸點便產(chǎn)生了塑性變形。在高速、重載和摩擦產(chǎn)生高溫的情況下，接觸點局部發(fā)生軟化或熔化而產(chǎn)生“熱黏著”，形成黏著點。在其后的相對運動中，黏著點被剪斷，與此同時又形成新的黏著點，于是就出現(xiàn)了黏著點的形成與剪斷的循環(huán)，并發(fā)生材料轉(zhuǎn)移，因而出現(xiàn)黏著磨損。
2)磨料磨損
磨料磨損是指磨料或硬微凸體對軟摩擦面上的微切削所引起的磨損。由于摩擦副兩表面硬度不同，硬表面上的微凸體嵌入軟表面使之發(fā)生塑性變形，并在相對運動時對軟表面進行微切削和犁劃。當兩表面間存在磨料時，在相對運動時磨料對表面進行微切削和擠壓塑性變形。磨料作用在表面上的力分為法向力和切向力。法向力使磨料壓人表面，在材料表面上形成壓痕。切向力使磨料向前推進，當磨料的形狀與位向適當時，磨料就像刀具一樣，對零件材料表面進行切削，從而形成磨損。對于塑性較大的材料，磨料在壓力作用下壓人材料表面，在摩擦過程中壓入的磨料犁耕材料表面，形成溝槽，有一部分材料被切削而形成切屑，一部分則未被切削而在塑變后被推向兩側(cè)和前緣。由于材料表面受到嚴重的塑性變形，壓痕兩側(cè)的材料已經(jīng)受到破壞，其他磨料很容易使其脫落，形成磨損。磨料磨損是最常見的，同時也是危害最為嚴重的磨損形式。統(tǒng)計表明在各類磨損形式中，磨料磨損大約占總消耗的50%。大部分磨料是用負前角進行微切削的。當磨料或硬微凸體有鈍角的時候，摩擦面還會產(chǎn)生塑性變形，所以在磨料磨損中，微切削和變形是同時發(fā)生的。
3)疲勞磨損
疲勞磨損是指兩個接觸面相對滑動或者滾動時，在接觸區(qū)形成的循環(huán)應(yīng)力超過材料疲勞強度所形成的磨損。由于交變應(yīng)力使摩擦表面接觸區(qū)內(nèi)材料的微觀體積反復(fù)產(chǎn)生變形，造成累積損傷而導(dǎo)致疲勞裂紋的萌生和擴展，最后使表面分離出粒狀或片狀磨屑，并留下凹坑，造成磨損。疲勞裂紋常常在材料表層有缺陷的地方產(chǎn)生，裂紋產(chǎn)生的確切位置受夾雜物、表面缺陷以及孔隙等因素的影響。
4)腐蝕磨損
當摩擦副對偶表面相對滑動時，表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)并生成反應(yīng)產(chǎn)物，與此同時，機械作用使反應(yīng)物脫落從而造成摩擦表面金屬損失，這種以腐蝕為主導(dǎo)的磨損即腐蝕磨損。腐蝕磨損是腐蝕和磨損共同作用的結(jié)果。摩擦表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)作用，產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，摩擦過程中腐蝕產(chǎn)物的脫落形成磨料構(gòu)成二次磨料磨損，新表面又會繼續(xù)與介質(zhì)作用而被腐蝕。不斷地腐蝕、磨損致使摩擦副工作表面受到破壞。
磨損過程是一個復(fù)雜的多因素作用過程，通常是多種磨損形式與機理共同存在。對于生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備，其磨損主要是生物質(zhì)物料在荷載的強烈作用下，克服成型孔壁面的摩擦阻力，擠壓成型過程中所形成。這其中既有生物質(zhì)磨料對材料表面微切削及塑變所引起的磨料磨損，又有循環(huán)應(yīng)力超過材料疲勞強度所引起的疲勞磨損，也有表面金屬與生物質(zhì)物料發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)所引起的腐蝕磨損。但在這一磨損過程主要受磨料磨損的機理控制。
3、磨損的影響因素
由于磨損問題的復(fù)雜性，其影響因素也不盡相同。對于生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備，引起其磨損的主要機理為磨料磨損，下面我們主要針對生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備分析一下磨損的影響因素。
1)材料性能的影響
生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備所用材料的性能對于成型設(shè)備的快速磨損有著至關(guān)重要的影響，材料的耐磨性越強，成型設(shè)備的使用周期也越長。
(1)硬度是表征材料耐磨性能的主要參數(shù)。一般情況下，材料硬度越大其耐磨能力越高。然而硬度與耐磨性也并非呈線性關(guān)系，對于純金屬，隨著材料硬度的增加，相對耐磨性隨之增加并呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系。而對于某一種碳素鋼或合金鋼，在采用熱處理方法使之硬度增加時，其相對耐磨性的增加比較緩慢。
(2)斷裂韌性也會影響材料的耐磨性能。磨損受斷裂過程控制時，耐磨性隨斷裂韌性的提高而增加；當硬度與斷裂韌性配合最佳時，耐磨性最高。可見，材料的耐磨性并不唯一地取決于硬度，還與材料的韌性有關(guān)。
(3)材料的顯微組織對材料的耐磨能力也有影響。對于金屬來說，馬氏體的耐磨性較好，鐵素體的耐磨性較差。
2)生物質(zhì)物料性能的影響
對成型設(shè)備造成磨損的生物質(zhì)成型物料主要是生物質(zhì)秸稈，生物質(zhì)秸稈的種類不同，其本身的性能不同，對成型設(shè)備的磨損也不一樣；影響成型設(shè)備磨損的物料性能主要包括生物質(zhì)秸稈的硬度、粒徑、粒形及水分等。
A．物料硬度的影響
生物質(zhì)物料硬度過高，將對成型設(shè)備形成較為嚴重的磨損。通常生物質(zhì)秸稈的硬度較低，對成型設(shè)備的磨損較為輕微，但生物質(zhì)秸稈內(nèi)含有Si、Ca、Cr等元素，以及秸桿收集過程中帶人許多泥沙(Si02)，使物料硬度顯著增加，都加劇了成型設(shè)備的磨損。
B．物料粒徑的影響
在生物質(zhì)成型過程中，物料粒徑對耐磨性的影響存在一個臨界尺寸。物料的粒徑在臨界尺寸以下時，磨損量隨物料粒徑的增大而按比例增加；但當物料粒徑超過臨界尺寸后，磨損量增加的幅度明顯降低。不同材料的磨損率不同，臨界尺寸不同。通常對于生物質(zhì)顆粒燃料成型設(shè)備的磨損，生物質(zhì)物料粉碎粒徑越小，磨損量越小。
C．物料粒形的影響
物料的粒形對磨損有很大的影響，尖銳物粒的磨損能力很強，而圓鈍的物粒磨損能力相對較差。這是因為尖銳的物粒可以比較容易地刺人材料表面，引起材料的塑性變形，或者直接切削材料，所以尖銳磨粒的磨損能力很強。
D．物料中水分的影響
在生物質(zhì)成型過程中，水分通常可以起到潤滑劑的作用。增加物料水分可以加大潤滑，減少阻力。但當水分增加到一定量時，潤滑和減磨效果就不再增加。另外，增加物料水分會影響生物質(zhì)的成型質(zhì)量。
3)工作條件的影響
工作條件的影響是指磨損過程所受的荷載壓力、溫度及摩擦速度等方面的影響。不同類型的成型設(shè)備，工作條件對于磨損的影響也不相同。
A．荷載壓力的影響
一般來說，隨著荷載壓力的增加，磨損量隨之增大，因為隨著荷載壓力的增大，物料對于材料的刺入深度增加，對材料表面進行切削或變形的能量隨之增強，生物質(zhì)物料在法向力的作用之下產(chǎn)生“不可壓縮的團”，而壓人材料的表面。從而加劇磨損。除荷載壓力的大小外，荷載的作用角度也是影響磨損的重要因素，生物質(zhì)物料作用于材料表面上的法向分力越大，則物料壓人內(nèi)壁材料表面上的壓痕越深，磨損越劇烈。因此，成型設(shè)備中的成型孔的收縮角度對于磨損是一個很重要的因素，成型孔的收縮角度越大，生物質(zhì)物料作用于成型孔的法向分力越大，則磨損也就越嚴重。
B．溫度的影響
溫度對于磨損通常是沒有影響的，但溫度對于金屬的硬度有影響，環(huán)境溫度升高越多，則金屬硬度降低越多，其磨損量也越大。因此，在生物質(zhì)成型過程中，在確保成型質(zhì)量的情況下，一般不宜加熱至過高的溫度。
C．摩擦速度的影響
摩擦速度對于磨損量的大小也有影響，但通常在滑動磨損情況下，摩擦速度對磨損的影響并不明顯。滑動速率在0.1m/s以下時，磨損率隨滑動速率的增加略有降低；當滑動速率為0.1～0.5m/s時，滑動速率的影響很小；當滑動速率大于0.5m/s后，隨滑速增大，磨損量先略有增加，達到一定值后，磨損量又減小。
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