金屬材料磨損失效及防護(hù)的探討

但啟安 王立輝

中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司

金屬材料磨損失效及防護(hù)的探討

但啟安 王立輝

中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司

金屬材料磨損對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是一件頭疼的問(wèn)題，這不但影響了企業(yè)設(shè)備的可靠安全運(yùn)行，還減少了機(jī)械的使用壽命，使生產(chǎn)的成本與安全性成本增高，影響企業(yè)的效益。材料科學(xué)的發(fā)展可謂意義重大，直接關(guān)系著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展。其中，最重要的材料之一莫過(guò)于金屬材料。因此，我們更應(yīng)該進(jìn)行研究與確定金屬磨損的原因，對(duì)癥下藥，將金屬材料磨損的程度降到最低，同時(shí)能夠給工業(yè)生產(chǎn)人員和企業(yè)提供安全保障。鑒于此，本文主要分析金屬材料磨損失效及防護(hù)。

金屬材料；磨損失效；防護(hù)

1、金屬材料磨損失效的危害

在物理學(xué)中，對(duì)于金屬材料磨損的相關(guān)定義為：金屬材料機(jī)械組件的副表面彼此間接觸摩擦和相對(duì)運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致金屬材料的表面不斷被損耗，一般包括金屬部件的外形尺寸、形態(tài)的改變和表面質(zhì)量、機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料性能的損害。機(jī)械設(shè)備只要是正常運(yùn)作就必定會(huì)存在摩擦，而摩擦必然會(huì)帶來(lái)材料的磨損，再加上多數(shù)機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境較為復(fù)雜，環(huán)境中各種各樣的固體雜質(zhì)顆粒不可避免地會(huì)進(jìn)入機(jī)械設(shè)備中，空氣中的水汽以及其他化學(xué)氣體也可能造成金屬材料的腐蝕，以及一些其他原因都會(huì)導(dǎo)致金屬材料的磨損。

2、金屬材料磨損失效的基本形式

2.1 磨粒磨損失效

因?yàn)榻饘俚哪チＤp，金屬的相關(guān)性能形成了損耗，從而導(dǎo)致不能承擔(dān)所承受的壓力和應(yīng)力。材料磨損重要的形式之一就是磨粒磨損，包括鑿削磨損、擦傷磨損等形式，導(dǎo)致金屬材料性能損失。金屬表面在外力過(guò)強(qiáng)時(shí)，會(huì)受到破損，金屬表面的損傷中，很多凹凸不平的現(xiàn)象，就是這種原因造成的，如果磨粒磨損受力較小時(shí)，則產(chǎn)生的是擦傷磨損。

2.2 黏著磨損失效

黏著磨損失效是一種復(fù)雜的磨損形式，由于金屬表面在相互之間的作用下，摩擦導(dǎo)致了金屬表面熱量聚集，一部分金屬就產(chǎn)生熔化的效果，在兩個(gè)運(yùn)行不暢的金屬表面就更會(huì)產(chǎn)生這樣的情況。熔化效果之后，當(dāng)機(jī)械停下，會(huì)發(fā)生冷卻焊接的效果，這樣當(dāng)再次發(fā)動(dòng)機(jī)械，接觸面會(huì)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致兩個(gè)金屬表面出現(xiàn)黏著磨損。

2.3 疲勞磨損失效

它是指在接觸應(yīng)力作用下(處于循環(huán)變化狀態(tài))，摩擦副材料表面之間會(huì)由于材料疲勞剝落而出現(xiàn)諸多微笑的凹坑，進(jìn)而導(dǎo)致磨損失效。在金屬材料表面進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在不斷地進(jìn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)周期性負(fù)荷摩擦，這使當(dāng)金屬在某一點(diǎn)的接觸應(yīng)力增大，導(dǎo)致金屬材料無(wú)法適應(yīng)該應(yīng)力。最后，產(chǎn)生的塑像變形，裂紋、彈力變小等問(wèn)題，這些都是周期性的疲勞磨損導(dǎo)致的。

3、金屬材料磨損失效的有效防護(hù)措施

3.1 提高金屬材料表面的耐磨性

(1)化學(xué)熱處理。化學(xué)熱處理是指通過(guò)固態(tài)擴(kuò)散滲入一些外來(lái)元素來(lái)對(duì)金屬材料的化學(xué)成分進(jìn)行改變，以便達(dá)到強(qiáng)化表面的效果。但是值得注意的是，化學(xué)熱處理的成本支出較高，且處理時(shí)間較長(zhǎng)，還需要專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)操作專(zhuān)門(mén)設(shè)備，所以，僅僅只是在特殊情況下使用，使用頻率較低。

(2)表面薄膜強(qiáng)化。表面薄膜強(qiáng)化是指在金屬材料表面利用離子注入、氣相沉積、電鍍等化學(xué)方法或物理方法是覆蓋膜層(覆蓋膜層的材料與基體材料完全不同)，以此來(lái)形成抗腐蝕膜和耐磨層。

(3)表面形變強(qiáng)化。表面形變強(qiáng)化是指利用冷擠壓、噴丸等機(jī)械方法來(lái)強(qiáng)化金屬材料表面層，使之形成較強(qiáng)的塑性變形，進(jìn)而使之出現(xiàn)強(qiáng)度、硬度較高的硬化層。表面形變強(qiáng)化能夠?qū)饘俨牧系哪湍バ杂枰杂行У靥岣撸也僮鞣椒ê?jiǎn)單。

(4)表面熱處理強(qiáng)化。表面熱處理強(qiáng)化是指利用快速加熱、高溫等方式來(lái)熱處理金屬材料表面，其工作原理為固態(tài)相變。金屬材料在熱處理之后，不僅能夠明顯提高抗疲勞強(qiáng)度，還能夠提高耐磨性，屬于工程上應(yīng)用較多的方法。

(5)表面合金強(qiáng)化。表面合金強(qiáng)化是指重新凝固、重新熔化金屬材料表面，以此來(lái)獲得較佳的組織或者成分。表面合金強(qiáng)化主要是采用高能量密度的快速加熱，使金屬表層熔化，或是將覆蓋在金屬表層上的合金材料熔化，然后通過(guò)冷卻的方式進(jìn)行凝固，從而獲得硬化層，這樣金屬表層便會(huì)具有足夠的耐磨性。

3.2 革新材料制作技術(shù)

改進(jìn)金屬材料的制作技術(shù)是提升機(jī)械設(shè)備使用性能的重要手段之一。針對(duì)不同性能的金屬材料，首先應(yīng)改進(jìn)金屬材料的加工工藝，提升金屬部件表面的光滑度和抗磨性，從而直接降低機(jī)械設(shè)備的磨損情況。同時(shí)，也要重視金屬材料加工時(shí)的各種工藝技術(shù)(鍛造、澆鑄、切割等)，通過(guò)加工出高性能的金屬部件來(lái)提升機(jī)械設(shè)備的使用性能。

3.3 改善機(jī)械設(shè)備工作環(huán)境

通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐和觀察分析可知，機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境是影響金屬材料磨損情況的關(guān)鍵性因素之一。因此，可以通過(guò)改善設(shè)備的工作環(huán)境來(lái)達(dá)到保護(hù)金屬材料的目的。一般情況下，當(dāng)機(jī)械設(shè)備處于正常工作狀態(tài)時(shí)，要盡量?jī)?yōu)化其運(yùn)行的環(huán)境，同時(shí)注意設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，盡量不要超額工作，也不要超負(fù)荷工作，并且盡量避免各種有腐蝕性的雜質(zhì)進(jìn)入到設(shè)備中去，以保證設(shè)備有一個(gè)盡可能好的工作環(huán)境。這樣不僅能減輕設(shè)備中金屬材料的磨損情況，還能有效保證設(shè)備的正常使用。

3.4 定期進(jìn)行金屬材料保養(yǎng)

金屬材料保養(yǎng)工作是必不可少的，因?yàn)樵谇捌诠ぷ髦校詴?huì)產(chǎn)生很多難以避免的磨損和損耗，設(shè)備應(yīng)當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)工作，對(duì)金屬可能存在的小的磨損進(jìn)行提前處理，不但能夠保證機(jī)械的安全運(yùn)行，還能夠避免大的損耗與磨損，提高機(jī)械的使用壽命。

總之，機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損失效一直是產(chǎn)品生產(chǎn)和工程建設(shè)過(guò)程中不可忽視的問(wèn)題，一旦金屬材料出現(xiàn)磨損，不但會(huì)給企業(yè)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)影響各項(xiàng)工作的進(jìn)度，甚至造成嚴(yán)重的安全事故。因此，我們有必要對(duì)金屬材料的磨損問(wèn)題進(jìn)行更進(jìn)一步的研究和分析，并采取有效措施來(lái)解決這一問(wèn)題，降低因設(shè)備磨損而帶來(lái)的各項(xiàng)損失。

[1]劉楓棣,張?zhí)m,馬會(huì)中.機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損失效及安全防范策略[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2016,(12):85-86.

[2]賈承謐.金屬材料磨損失效及防護(hù)探討[J].中國(guó)包裝工業(yè),2015 (06):141+143.

[3]王磊.淺析金屬材料的磨損失效和防護(hù)[J].科技資訊,2013,(17):74.

[4]于風(fēng)春.淺析金屬材料的磨損失效及防護(hù)措施[J].硅谷,2011,(10):123.