工程機(jī)械中有許多零部件，例如：活塞環(huán)與汽缸套、軸與軸承、蝸桿與蝸輪、電別與滑環(huán)、齒輪、導(dǎo)軌、密封件、離合器、制動器、泵、螺栓等等，它們在使用過程中都會發(fā)生尺寸、形狀或材料、組織性能等的變化，使其喪失既定的功能而不能正常工作，這種現(xiàn)象稱謂失效。失效有三種主要方式，即斷裂、腐蝕和磨損。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，其中磨損失效要占75%以上，每年僅更換備件的費(fèi)用就相當(dāng)可觀。
壓鑄件磨損是由于在運(yùn)動過程中固體表面受到接觸物體的機(jī)械作用而引起的材料位移及逐漸脫落，造成尺寸、幾何形狀、配合間隙的變化，導(dǎo)致?lián)p傷的一種損壞過程。磨損失效的表現(xiàn)是重量減輕、尺寸和形狀改變、組織性能變化，效率下降、能源消耗增加、甚至弓}出故障及嚴(yán)重事故。更換磨損失效的零部件需要消耗大量的人力、物力、財(cái)力及能源，經(jīng)濟(jì)損失很大。如果再考慮因更換磨損失效的零部件造成的停產(chǎn)損失，那么經(jīng)濟(jì)損失就更大了。
隨著近代工業(yè)的飛速發(fā)展，各種機(jī)械的速度、負(fù)荷、精度及自動化程度愈來愈高，有的機(jī)械還需要在特殊工況下運(yùn)行，因此磨損失效的問題愈來愈趨向嚴(yán)重，愈來愈突出。如果我們運(yùn)用目前掌握的摩擦學(xué)知識來防止或減小磨損，延長零部件的工作壽命，就可大大節(jié)約人力、物力、財(cái)力和能源，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。為此目的，需要對容易磨損失效的零部件進(jìn)行分析，通過深入了解零部件磨損的發(fā)生過程，結(jié)各它所服役的工作系統(tǒng)各參量對磨損的影響，找封磨損失效的特征、規(guī)律和原因，從而，為以后合理選擇耐磨材料、正確制定制造工藝、采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救和預(yù)防措施提供了信息。
因此，磨損失效分析是揭露材料的磨損機(jī)理、揭示不同磨損系統(tǒng)中零部件的磨損過程、豐富磨損理論，研究和解決磨損問題的前提和關(guān)鍵；是指導(dǎo)工程機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)和摩擦學(xué)設(shè)計(jì)，合理選用耐磨材料的可靠依據(jù)；是獲得高精度、高質(zhì)量的產(chǎn)品，盡可能減少材料和能源損失，延長使用壽命，保證安全可靠的有力措施；是把工程機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作提高到一個新水平的有效方法。磨損失效分析是工程中一個十分重要的問題。
要對零部件進(jìn)行磨損失效分析，找出防止或抑制磨損的對策，必須先研究磨損型式及其機(jī)理。
按不同的磨損機(jī)理，磨損的基本型式主要有粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。但是，材料實(shí)際磨損過程往往不是一種機(jī)理起作用，不只是出現(xiàn)單一的磨損型.式，而是幾種機(jī)理的綜合作用，不同型式的磨損可以單獨(dú)發(fā)生、相繼發(fā)生或同時(shí)發(fā)生，有許多現(xiàn)象常常是基本磨損型式的復(fù)合、派生和轉(zhuǎn)化。
1.粘著磨損當(dāng)摩擦副相互接觸并作相對運(yùn)動時(shí)，由于表面凹凸不平，實(shí)際上只是峰頂接觸。峰頂壓力很高，足以引起塑性變形。鋁壓鑄件在接觸的一瞬間，表面膜由于基體材料、的變形而破裂，暴露出凈潔的表面，在壓力作用下表面溫度增高，導(dǎo)致接觸區(qū)發(fā)生牢固的粘著或焊合。在相對滑動情況下，受切向力作用，粘接點(diǎn)被剪切，塑性材料就會轉(zhuǎn)移到另一工作表面上。此后出現(xiàn)粘著一剪斷一再粘著的循環(huán)過程，形成了粘著磨損。粘著程度不同，出現(xiàn)的磨損也不同。根據(jù)表面破壞程度，粘著磨損可分為：涂抹、擦傷、膠合和咬死四種類型。粘著磨損的磨損量與滑動距離成正比，與載荷成正比，而與較軟材料的屈服極限(或硬度)成反比。粘著磨損通常發(fā)生在高速、重載、高溫或潤滑劑使用不當(dāng)?shù)那闆r下，例如：活塞環(huán)與汽缸套、軸與軸承、蝸桿與蝸輪、液壓泵缸體與配流盤、絲杠與螺母、滑動導(dǎo)軌以及齒輪等等。
2.磨料磨損磨料磨損是最普遍的一種磨損型式，機(jī)械零件中大約有50%以上的磨損是磨料磨損。
凡是由硬質(zhì)物體或硬質(zhì)顆粒的切削或刮擦作用引起表面材料脫落的現(xiàn)象均稱謂磨料磨損。它是由三種情況引起的：第一種是發(fā)生于直接在泥砂、巖石或灰渣等磨料中工作的零件；第二種是外來的堅(jiān)硬顆粒，如磨屑、鐵末、灰砂、塵土等，在摩擦副界面間滑動造成的，破壞了摩擦表面；第三種是粗糙而堅(jiān)硬的表面在較軟表面上滑動造成的損傷。
磨料磨損可分為三種型式：1）鑿削式磨料磨損，這是磨料顆粒對材料表面產(chǎn)生高應(yīng)力碰撞或沖擊的結(jié)果；2）高應(yīng)力碾碎性磨料磨損，它是磨料顆粒與金屬表面接觸處的最大壓應(yīng)力大于磨料的壓潰強(qiáng)度，使金屬表面被拉傷；3）低應(yīng)力擦傷性磨料磨損，由于磨料順粒作用于表面的應(yīng)力不超過磨料的壓潰強(qiáng)度，磨料完整不碎，所以磨料只能使金屬表面產(chǎn)生擦傷。
磨料磨損機(jī)理存在著三種假說，即磨損是由于磨粒在金屬表面上發(fā)生微量切削過程所引起的微量切削假說；磨料顆粒作用在表面層產(chǎn)生交變接觸應(yīng)力導(dǎo)致表面疲勞破壞的一疲勞破壞假說；以及對于塑性比較大的材料，磨料顆粒在力的作用下，壓入材料表面而產(chǎn)生壓痕的壓痕假說。
磨料磨損通常發(fā)生在工程機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、工作裝置中，如挖掘機(jī)的斗齒、斗前壁，推土機(jī)的主刃，混凝土攪拌機(jī)的葉片，松土器耙齒等。有些滑動軸承，軸、銷、套筒、活塞環(huán)和導(dǎo)軌等零件也會發(fā)生磨料磨損。
3.疲勞磨損當(dāng)兩接觸表面作滾動或滾動滑動復(fù)合摩擦?xí)r，鑄鋁件在交變接觸應(yīng)力作用下，使表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕或片狀剝落的現(xiàn)象稱謂疲勞磨損。表面產(chǎn)生疲勞瘩損的原因主要有兩種假說：一種是在滾動接觸過程中，表層材料受到反復(fù)作用的接觸應(yīng)力而引起表層塑性變形，導(dǎo)致表面硬化，最后在表面出現(xiàn)裂紋的假說；另一種假說認(rèn)為，疲勞裂紋從接觸表面層以下的最大剪應(yīng)力處產(chǎn)生，這里塑性變形最劇烈，并首先出現(xiàn)裂紋。疲勞磨損可分為非擴(kuò)展性和擴(kuò)展性兩種，它主要發(fā)生在滾動軸承、齒輪及凸輪等零件上。
4.腐蝕磨損在摩擦過程中，金屬與周圍介質(zhì)，例如空氣中的氧或潤滑油中的酸或腐蝕性成分等發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，引起材料脫落的現(xiàn)象稱謂腐蝕磨損。它包活氧化磨損、氣蝕等。發(fā)動機(jī)的軸承、汽缸等零件會經(jīng)常發(fā)生腐蝕磨損。
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