模拟在垃圾处理器环境的湿热盐雾中直流电机运转过程中,碳刷在电流通过下不断摩擦磨损,是经典的载流摩擦磨损过程。由于电场、电流及电弧等电因素介入到摩擦系统中, 再加上湿热、盐雾对润滑、腐蚀等因素的耦合,碳刷的服饰磨损存在磨损,磨粒磨损,氧化磨损、服饰磨损,疲劳磨损,电弧烧蚀等多种不同机理。
随着直流电机碳刷和换向器运动摩擦,摩擦副表面材料温度升高, 材料微观区域表面发生塑性变形,摩擦阻力增加,进而产生粘着磨损,并伴有磨粒磨损。碳刷和换向器之间有电流通过,器接触表面出机械摩擦之外,,还有接触电阻产生大量热量,进一步加剧了碳刷的粘着磨损。在加上碳刷在脱离换向器瞬间会产生电弧,电弧侵蚀造成电刷材料的融化、气化和喷溅,既造成材料的直接消耗,又使得碳刷换向器之间接触电阻增加,生成更多热量。
而在盐雾和湿热环境下,盐溶液粘附在电刷表面、形成电解质液膜,碳刷材料为金属铜合金,非常活泼,生成电化学反应,腐蚀效果明显。 再加上换向器和碳刷之间的电场作用,电化学反应速度更快,对碳刷的腐蚀磨损作用更大。
由于载流摩擦磨损和电化学腐蚀的耦合作用,盐雾+潮热环境下的直流电机碳刷腐蚀磨损速度远超过单一机理下的磨损,并且改腐蚀磨损过程是一个恶性循环过程,碳刷磨损速度越来越快,其耦合失效,得到盐雾+潮热加速试验后的直流电机样品盒失效碳刷。