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磨粒的形成机理与识别

用作机械故障诊断手段的油液污染诊断技术，主要是指磁塞、油样铁谱分析、油样光谱 分析。通过对油样进行分析，可以获取如如下几方面的信息。

①根据主要磨粒的形成、颜色和颗粒大小等特征来判断机器磨损的严重程度。

②磨粒的大小和形貌反映了磨粒产生的原因（如疲劳、剥落、腐蚀）即磨损形成的机理。

③磨粒的材质成分反映了机器磨损的具体部位，即哪个零件哪个部位磨损。

由此可见，在数以百万计的千姿百态微观物质中准确地识别各类磨粒，便是每个运用油样分析技术开展设备故障诊断工作的人员所必须掌握的一项技术。

识别磨粒可以判断摩擦副所处的状态，在此介绍几种主要磨粒类型的识别方法。

1.正常摩擦磨损颗粒

正常磨粒指机器的摩擦面经跑和后进入正常运转状态下所产生的磨损颗粒，这时磨粒的形态特征是一些具有光滑表面的“鳞片”状颗粒，其特征为长度从0.15μm到0.5μm甚至更小。厚度为0.15～1μm之间的剪切混合层在剥落后形成成的不规则的碎片。

2.切削磨损颗粒

切削磨损颗粒的形状类似车床机加工产生的切屑，其形态为卷曲的细带状，只是尺寸在微米数量级。

产生切削磨损颗粒的原因大致有以下两种。

①摩擦副中一个摩擦表面切入另一摩擦表面形成（二体磨料磨损）。这种磨粒通常都比较粗大。

②润滑系统中的外来污染杂质、沙粒或是系统内的游离零件磨粒，均可嵌入摩擦副中较软的摩擦表面，在摩擦过程中产生微切削（三体磨料磨损）磨粒呈带状。这种方式产生的磨粒粒度与污染颗粒的粒度成正比。

切削磨损颗粒是非正常磨损颗粒，对它们的存在数量需要重点监测。若系统中大多数切削磨损颗粒的长度为几微米，宽度小于1μm，可以判定润滑油系统中有粒状污染物存在；但如果系统中长度大于50μm的大切削颗粒数量急剧增加时，则表明机器中某些摩擦副的失效已迫在眉睫了。

3.滚动疲劳颗粒（滚动轴承）

产生于滚动轴承的疲劳点蚀或剥落过程中的磨粒，磨粒包括三种不同形态：疲劳剥落磨粒、层状磨粒和球状磨粒。

①疲劳剥落磨粒是在滚动轴承发生了点蚀或麻点时形成的，是疲劳表面凹坑中剥落的碎屑，碎屑的表面光滑，边缘不规则，片状则，片状，磨粒的最大粒度可达100μm。如果系统中大于10μm的疲劳剥落磨粒有明显的增加，这就是轴承失效的预兆，可对轴承的疲劳磨损进行初期预报。

②球状磨粒是在轴承的疲劳裂纹中产生的，一旦出现球状磨粒，就表明轴承已经出现了故障，球状疲劳磨粒都比较小，这种球状磨粒的直径约为1～5μm。

③层次磨粒是磨粒被滚压面碾压而形成的薄片，在这类磨粒的表面常带有一些空洞，磨粒尺寸为20～50μm，厚度约为邛m。层屑磨粒在轴承的整个使用期内都会产生。

4．滚动滑动复合磨损（齿轮系）

主要是由齿轮节圆上的材料疲劳剥落形成的。产生的残渣具有光滑的表面和不规则的外形，磨粒的长轴与厚度之比为（4：1～10：1）。拉应力使疲劳裂纹在剥离之前向轮齿的更深处发展，促成块状磨粒（较厚磨粒的产生与滚动轴承相似，齿轮疲劳可产生大量的尺寸大于如m的磨粒，但不会产生球状磨粒。当齿轮因载荷和速度过高时，齿廓摩擦表面会被拉毛，这一现象一旦发生就会很快影响到每一个轮齿，产生大量的磨粒。这种磨粒都具有被拉毛的表面和不规则的轮廓，在一些大磨粒上具有明显的表面划痕。由于胶合的热效应，通常有大量氧化物存在，并出现局部氧化的迹象，在白光照射下呈棕色或蓝色的回火色，其氧化程度取决于润滑剂的组成和胶合的程度。胶合产生的大颗粒磨粒比例并不十分高。

5严重滑动磨损

严重滑动磨损是在摩擦表面的载荷或速度过高的情况下当接触应力超过极限时，剪切混合层失去“动态平衡”，变得很不稳定，残渣呈大颗粒脱落，一般为片状或块状，这类磨粒表面有划痕，有直的棱边，磨粒的尺寸范围在15μm以上，出现这类磨粒时表明磨损已进人灾难性阶段了。

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