造成連接器磨損的主要原因有什麼?
發布時間:2018-11-29 責任編輯:xueqi
【導讀】由於造成連接器磨(mo)損(sun)機(ji)製(zhi)可(ke)能(neng)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za),因(yin)此(ci)本(ben)文(wen)討(tao)論(lun)僅(jin)限(xian)於(yu)對(dui)連(lian)接(jie)器(qi)磨(mo)損(sun)過(guo)程(cheng)的(de)一(yi)些(xie)簡(jian)單(dan)觀(guan)察(cha)。磨(mo)損(sun)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)程(cheng)式(shi)來(lai)描(miao)述(shu),盡(jin)管(guan)方(fang)程(cheng)式(shi)中(zhong)參(can)數(shu)的(de)含(han)義(yi)可(ke)能(neng)相(xiang)當(dang)複(fu)雜(za)。
連(lian)接(jie)器(qi)磨(mo)損(sun)對(dui)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)影(ying)響(xiang)巨(ju)大(da),因(yin)為(wei)磨(mo)損(sun)過(guo)程(cheng)消(xiao)除(chu)了(le)為(wei)接(jie)觸(chu)材(cai)料(liao)提(ti)供(gong)腐(fu)蝕(shi)保(bao)護(hu)的(de)連(lian)接(jie)表(biao)麵(mian)層(ceng)。最(zui)常(chang)用(yong)的(de)接(jie)觸(chu)材(cai)料(liao)是(shi)銅(tong)合(he)金(jin),所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)材(cai)料(liao)在(zai)典(dian)型(xing)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)中(zhong)都(dou)容(rong)易(yi)腐(fu)蝕(shi)。

連lian接jie器qi磨mo損sun有you兩liang個ge主zhu要yao原yuan因yin。最zui明ming顯xian的de一yi種zhong情qing況kuang是shi,當dang插cha頭tou和he插cha座zuo接jie觸chu麵mian互hu相xiang滑hua動dong接jie觸chu時shi,每mei次ci咬yao合he過guo程cheng都dou會hui發fa生sheng磨mo損sun。第di二er種zhong是shi連lian接jie器qi使shi用yong期qi間jian由you於yu微wei動dong而er產chan生sheng的de磨mo損sun。微wei動dong是shi由you機ji械xie擾rao動dong或huo熱re膨peng脹zhang錯cuo配pei力li引yin起qi的de小xiao尺chi度du運yun動dong,從cong幾ji微wei米mi到dao幾ji十shi微wei米mi。
首先,磨(mo)損(sun)機(ji)製(zhi)可(ke)能(neng)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za),因(yin)此(ci)本(ben)文(wen)討(tao)論(lun)僅(jin)限(xian)於(yu)對(dui)連(lian)接(jie)器(qi)磨(mo)損(sun)過(guo)程(cheng)的(de)一(yi)些(xie)簡(jian)單(dan)觀(guan)察(cha)。磨(mo)損(sun)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)程(cheng)式(shi)來(lai)描(miao)述(shu),盡(jin)管(guan)方(fang)程(cheng)式(shi)中(zhong)參(can)數(shu)的(de)含(han)義(yi)可(ke)能(neng)相(xiang)當(dang)複(fu)雜(za)。方程式如下:
V = k F L/H
其中V是磨損體積(在單個磨損體中從界麵移除的金屬的體積),k是磨損係數,F是施加的載荷(連接器的接觸法向力),L是磨損體的位移長度,H是接觸金屬的硬度。
對F、L和H的解釋相對簡單。接觸力F是(shi)連(lian)接(jie)器(qi)設(she)計(ji)參(can)數(shu)。磨(mo)損(sun)體(ti)的(de)長(chang)度(du)是(shi)咬(yao)合(he)時(shi)的(de)齧(nie)合(he)長(chang)度(du),或(huo)微(wei)動(dong)位(wei)移(yi)的(de)長(chang)度(du)。接(jie)觸(chu)咬(yao)合(he)長(chang)度(du)是(shi)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)設(she)計(ji)參(can)數(shu),但(dan)微(wei)動(dong)位(wei)移(yi)的(de)長(chang)度(du)與(yu)許(xu)多(duo)參(can)數(shu)有(you)關(guan)。在(zai)方(fang)程(cheng)式(shi)中(zhong),H是接觸金屬的硬度。
對dui於yu這zhe類lei材cai料liao,硬ying度du是shi確que定ding的de。對dui於yu兩liang種zhong不bu同tong的de金jin屬shu,它ta是shi複fu合he硬ying度du。在zai連lian接jie器qi中zhong,兩liang個ge接jie觸chu表biao麵mian光guang潔jie度du一yi般ban相xiang同tong,如ru金jin,但dan鎳nie底di板ban的de厚hou度du和he觸chu頭tou材cai料liao的de硬ying度du可ke能neng不bu同tong,因yin此ci複fu合he硬ying度du是shi合he適shi的de。然ran而er,對dui於yu給gei定ding的de連lian接jie器qi,F、L和H可以被認為是“已知的”。
磨損量V需要一些解釋。連接器磨損量的參數是每一次磨損體中表麵厚度的損失。V=at,其中A是接觸界麵的麵積,t是被移除的材料的厚度。A取決於幾何設計。磨損是由於針點接觸到一個表麵,而不是一個厘米直徑的球軸承;對於幾何設計來說是很重要的。同樣,對於給定的連接器,這種關聯也可以被認為是“已知的”。
但是k是一個許多參數的變化因子。其中最重要的參數是接觸力F、硬度H、接觸幾何形狀、表麵粗糙度以及接觸表麵的潤滑狀態等。再次強調,F,H,接觸幾何設計,和表麵粗糙度,對給定的連接器來說是“已知的”。潤滑狀態取決於使用連接器的環境。我認為,實際上,接觸力是連接件的k中最重要的參數,原因如下。

如圖1suoshi,tushilelianggejiechumian。xuyaozhuyideshi,zaijiechujiemiandeweichidushang,suoyoudebiaomiandoushicucaode。weilejiandanqijian,geichulelianggejiechudianhuoaotudian。zaixiamiandetaolunzhong,jiashediyigejiechudianchuangjianjiekou(圖1中的a),並且隨著負載的不斷增加,使表麵更加緊密,接口(b)開始起作用。
在這些條件下,界麵(a)比界麵(b)jingligengduodebianxing。youyuaotubupingdejiechuhenxiao,bianxingjiangshisuxingde,aotubupingdejingxiangliudonghuisuizheaotubupingdedingbuxianghupinghuanerfasheng。zhezhongjingxiangliudongpohuailebiaomianmohebiaomianwuranwu,bingyouzhuyuchuangjiansuoxudejinshujiechujiemian。suochuangjiandejinshujiemianjiangjingliyidingchengdude“冷焊”。
簡單地說,“冷焊”意yi味wei著zhe金jin屬shu表biao麵mian通tong過guo凹ao凸tu不bu平ping的de界jie麵mian相xiang互hu連lian接jie在zai一yi起qi,就jiu像xiang金jin屬shu鍵jian是shi在zai金jin屬shu內nei部bu形xing成cheng的de一yi樣yang。由you於yu凹ao凸tu不bu平ping的de變bian形xing,凹ao凸tu不bu平ping的de金jin屬shu也ye被bei硬ying化hua。在zai創chuang建jian接jie口kou(b)時也會發生相同的過程,但程度較小。這意味著界麵(a)將比界麵(b)更強,因為較大的變形為“冷焊”創造了更大的接觸麵積,而且它也經曆了更大程度的硬化。
考慮到這些界麵特征,當剪應力施加到係統時會發生什麼。由於(a)是較強的界麵,施加的應力必須足以破壞(a)處的界麵,而(b)處的較弱的界麵則隨之出現。
從磨損的角度來看,界麵斷裂是關鍵。考慮接口(a)的狀態。經過“冷焊”和硬化。事實上,由於界麵硬化,(a)可能具有比原有金屬本身更高的內聚力,凹凸不平的分離可能發生在原有金屬內部,如圖1所示,而不是直接發生在界麵上。由此產生的磨損顆粒就是方程式中的磨損體積V。
在(b)處較弱的界麵可能在原始界麵處或附近斷裂,很少發生磨損。(a)處的磨損過程通常稱為粘著磨損,(b)處的磨損過程稱為拋光磨損。如果在放大鏡下觀察連接器咬合過程中產生的磨損軌跡,在30~50倍放大時,粘著磨損軌跡將顯示出磨損顆粒的跡象,並顯得有些粗糙,而拋光磨損軌跡將顯得光滑和光亮。
如ru果guo粘zhan著zhe磨mo損sun過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de磨mo損sun顆ke粒li經jing過guo變bian形xing足zu夠gou硬ying化hua,在zai接jie觸chu界jie麵mian上shang就jiu會hui充chong當dang磨mo料liao,即ji所suo謂wei的de三san體ti磨mo料liao磨mo損sun,一yi種zhong額e外wai的de磨mo損sun就jiu會hui產chan生sheng作zuo用yong。
回到k,顯然,磨損機製從拋光到粘著磨損的變化將反映在磨損係數k值的顯著增加上。在拋光磨損過程中,k隨接觸力的增大而增大。然而,當接觸力增加到粘著磨損變得活躍的程度時,k就會不連續地、潛在地顯著增加。
接觸力的大小導致k的(de)不(bu)連(lian)續(xu)變(bian)化(hua)將(jiang)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)潤(run)滑(hua)狀(zhuang)態(tai)。對(dui)於(yu)清(qing)潔(jie)的(de)表(biao)麵(mian),過(guo)渡(du)範(fan)圍(wei)將(jiang)是(shi)幾(ji)克(ke)到(dao)幾(ji)十(shi)克(ke),而(er)對(dui)於(yu)潤(run)滑(hua)良(liang)好(hao)的(de)表(biao)麵(mian),過(guo)渡(du)可(ke)能(neng)不(bu)會(hui)發(fa)生(sheng),直(zhi)到(dao)接(jie)觸(chu)力(li)加(jia)大(da)到(dao)數(shu)百(bai)克(ke)才(cai)發(fa)生(sheng)。

綜合考慮連接器的性能。在可以接受/需要低接觸力的應用中,例如在小電流、高pin數的低咬合力和高耐久性應用中,預期的磨損機製是拋光磨損,並且磨損率將很低。
yibanlaishuo,gonglvyingyongjiangxuyaogenggaodejiechuli,yimanzuzaidianzuhewendingxingfangmianduijiechujiemiandegenggaoyaoqiu。zaizhezhongqingkuangxia,zhanhejihemoliaomosunjizhikenenggenghuoyue。zheshixuduogonglvlianjieshejiliyongduogejiechuliangdeyuanyinzhiyi。
這些係統降低了連接器電阻,因為多個梁是電並聯的,並且它們也可以設計成具有較低的接觸力,以減少粘合劑和磨料磨損的可能性。
當(dang)然(ran),在(zai)連(lian)接(jie)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)和(he)製(zhi)造(zao)中(zhong),磨(mo)損(sun)問(wen)題(ti)需(xu)要(yao)最(zui)佳(jia)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)。由(you)於(yu)磨(mo)損(sun)率(lv)與(yu)硬(ying)度(du)成(cheng)反(fan)比(bi),錫(xi)成(cheng)品(pin)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)磨(mo)損(sun)率(lv)將(jiang)高(gao)於(yu)金(jin)連(lian)接(jie)器(qi)。這(zhe)種(zhong)關(guan)係(xi)也(ye)說(shuo)明(ming)了(le)為(wei)什(shen)麼(me)通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)所(suo)謂(wei)的(de)硬(ying)金(jin)。
另(ling)一(yi)個(ge)影(ying)響(xiang)黃(huang)金(jin)成(cheng)品(pin)連(lian)接(jie)器(qi)磨(mo)損(sun)的(de)設(she)計(ji)參(can)數(shu)是(shi)鎳(nie)底(di)板(ban)。光(guang)潔(jie)度(du)的(de)高(gao)低(di)會(hui)影(ying)響(xiang)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)沒(mei)有(you)磨(mo)損(sun)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)所(suo)能(neng)承(cheng)受(shou)的(de)磨(mo)損(sun)次(ci)數(shu)。這(zhe)方(fang)麵(mian)要(yao)考(kao)慮(lv)薄(bo)金(jin)或(huo)閃(shan)光(guang)金(jin)等(deng)。如(ru)果(guo)發(fa)現(xian)連(lian)接(jie)器(qi)係(xi)統(tong)在(zai)磨(mo)損(sun)性(xing)能(neng)方(fang)麵(mian)不(bu)足(zu),則(ze)接(jie)觸(chu)潤(run)滑(hua)劑(ji)能(neng)夠(gou)充(chong)分(fen)提(ti)高(gao)性(xing)能(neng),以(yi)滿(man)足(zu)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)。連(lian)接(jie)器(qi)的(de)設(she)計(ji)需(xu)要(yao)充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)磨(mo)損(sun)問(wen)題(ti),否(fou)則(ze)對(dui)連(lian)接(jie)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)影(ying)響(xiang)將(jiang)是(shi)致(zhi)命(ming)的(de)。
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