模擬在垃圾處理器環(huán)境的濕熱鹽霧中直流電機運轉(zhuǎn)過程中,碳刷在電流通過下不斷摩擦磨損,是經(jīng)典的載流摩擦磨損過程。由于電場、電流及電弧等電因素介入到摩擦系統(tǒng)中, 再加上濕熱、鹽霧對潤滑、腐蝕等因素的耦合,碳刷的服飾磨損存在磨損,磨粒磨損,氧化磨損、服飾磨損,疲勞磨損,電弧燒蝕等多種不同機理。
隨著直流電機碳刷和換向器運動摩擦,摩擦副表面材料溫度升高, 材料微觀區(qū)域表面發(fā)生塑性變形,摩擦阻力增加,進而產(chǎn)生粘著磨損,并伴有磨粒磨損。碳刷和換向器之間有電流通過,器接觸表面出機械摩擦之外,,還有接觸電阻產(chǎn)生大量熱量,進一步加劇了碳刷的粘著磨損。在加上碳刷在脫離換向器瞬間會產(chǎn)生電弧,電弧侵蝕造成電刷材料的融化、氣化和噴濺,既造成材料的直接消耗,又使得碳刷換向器之間接觸電阻增加,生成更多熱量。
而在鹽霧和濕熱環(huán)境下,鹽溶液粘附在電刷表面、形成電解質(zhì)液膜,碳刷材料為金屬銅合金,非常活潑,生成電化學(xué)反應(yīng),腐蝕效果明顯。 再加上換向器和碳刷之間的電場作用,電化學(xué)反應(yīng)速度更快,對碳刷的腐蝕磨損作用更大。
由于載流摩擦磨損和電化學(xué)腐蝕的耦合作用,鹽霧+潮熱環(huán)境下的直流電機碳刷腐蝕磨損速度遠超過單一機理下的磨損,并且改腐蝕磨損過程是一個惡性循環(huán)過程,碳刷磨損速度越來越快,其耦合失效,得到鹽霧+潮熱加速試驗后的直流電機樣品盒失效碳刷。