機械設備金屬材料的磨損防范策略研究

摘 要：在當代科技不斷發展進步的洪流中，機械設備一直穩定的發揮著其在制造業中的主導地位。自第一次工業革命以來，機械設備金屬材料的磨損問題就一直備受關注，它不但會對產品的生產和工程的進程產生一定程度的影響，也是對資源的一種耗費。為了切實解決這一問題，本文對機械設備金屬材料的磨損危害進行分析后，試圖尋求防范磨損的可行策略，減少由此帶來的經濟損失，帶動行業的整體進步和發展。

關鍵詞：機械金屬設備；磨損失效；防范策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.020

0 前言

機械設備金屬材料的磨損是其日常使用過程中常見的現象，這是由于外力的摩擦和長時間的使用而導致的不可避免的現象。經過長期觀察，我們將機械設備金屬材料失效原因分為以下三種：磨損、腐蝕和斷裂。而其中磨損是最為常見的情形，本文通過對機械設備金屬材料磨損的原因和危害進行分析后，提出了切實可行的措施來避免這一問題。

1 機械設備金屬材料磨損的危害

在物理學上，對機械設備金屬材料的磨損有如下概念：機械設備金屬材料的各個組件在運動過程中相互作用產生摩擦并致使金屬材料的表面不斷被磨損，改變了其原本的質量、尺寸、形態等重要要素，對機械性能、材料耐用度造成了損害。機械設備金屬材料只要運行久必然出現磨損，這是不可改變的自然規律，此外，機械金屬設備在日常運行中所處的環境多樣化，在工作過程中各種物質如細小的固體顆粒長時間的存在于其周圍，空氣中也有水汽或其他化學氣體對機械金屬設備造成腐蝕，久而久之會對金屬設備造成一定的損害。

機械設備金屬材料的磨損是不可逆的，過多過大的磨損會嚴重影響機械金屬設備的工作效率，甚至會導致機械金屬設備的報廢，給日常生產帶來不便，也直接導致了經濟上的大量損失。此外，機械設備金屬材料的磨損也會危害到工作人員的生產安全。我國的工業科技革命開始較晚，在引入西方先進的科技后，自身的技術發展一直排在世界發達國家之后，先進技術的差距直接體現在日常的生產工作中，機械設備金屬材料的磨損程度較之于先進的工業化國家更大。這一問題的存在直接制約了我國制造業的發展水平，也帶來了不可避免的經濟損失。

2 機械設備金屬材料磨損類型

（1）疲勞磨損。疲勞磨損也被稱為接觸磨損，這是最常見的磨損類型，是在機械設備金屬材料相互接觸的過程中產生摩擦，在接觸區產生的作用力大于材料本身的疲勞強度而導致的表面的裂紋，并隨著這一相對運動的發展而進一步擴大裂痕區域，最后使得裂紋區域的金屬材料被剝離下來。疲勞磨損有兩種主要類型：一是非擴展性的疲勞磨損，是指在剛接觸的時候受力面積小，而受力強度大，在機械設備金屬材料上形成了小麻點，隨著接觸面積的擴大，受力面積加大，小麻點便不再繼續擴展；二是當作用在接觸表面時，可能金屬材料表面不夠光滑而導致在接觸初期就存在小麻點，并在短時間內擴展為凹坑。機械設備金屬材料的疲勞磨損會對機械設備等零件造成一定程度的損壞，更有甚者會導致部件對破裂，對生產造成不可挽回的損失。

（2）磨粒磨損。磨粒磨損指的是周圍環境存在的固體顆粒對機械設備金屬材料產生的長期的潛移默化的破壞。磨粒磨損這一類型主要存在于以下幾種情況中：第一，在機械設備金屬材料工作的過程中，磨損物對其產生的作用，比如建筑工地上常見的磨泥沙的挖斗；第二，外界環境中的固體磨損顆粒進入到機械設備中，對金屬材料造成的磨損，這些固體顆粒來源廣泛，是長期漂浮在空氣中的雜質；第三，粗質堅硬的表面作用于柔軟的物體上而導致的磨粒磨損。

（3）腐蝕磨損。在機械設備金屬材料接觸面相對運動的過程中，金屬材料和周圍的介質發生化學反應而導致機械設備金屬材料表面產生損傷。腐蝕磨損不同于一般磨損的特征在于，其導致了具有相對運動的摩擦副表面工作中的材料損失，而一般的磨損僅會造成單一物體的磨損。

（4）粘著磨損。粘著磨損指的是相互接觸的機械設備金屬材料表面發生摩擦之后，造成了金屬材料表面的磨損。粘著磨損會造成金屬材料碎屑的產生，從而進一步影響機械設備的使用性能。粘著磨損的原因有相對滑動的距離、載重、材料的材質等。在其他變量不變的情況下，相對滑動的距離越大，粘著磨損的程度越大。

3 機械設備金屬材料磨損防范策略

（1）合理選擇機械設備金屬材料。為了防止機械設備金屬材料的不合理磨損，影響生產進度，應當對機械設備金屬材料的材料硬度和質量進行合理的選擇，針對不同的工作環境去選擇相應的抗磨損的金屬材料。舉例而言，對于抗磨損要求較高的機械設備，應當選用硬度較高的金屬材料，此外利用表面強化的技術進行進一步的強化，以達到緩解磨粒磨損或疲勞磨損的目的。另外，在保證抗磨損這一性能的前提下，應當選擇在制作過程中便于加工、制作成本低的材料，為制造業企業的發展降低生產成本。

（2）改良機械設備金屬材料的制造工藝。針對較容易產生磨損的機械設備金屬材料，應當對表面粗糙程度和摩擦力因素進行合理計算。應當對機械設備金屬材料進行必要的改良，提升機械設備等光滑度、降低摩擦系數，從而減少磨損的可能性；在對金屬材料改良工藝的同時可以相應的提升鍛造、焊接等工藝，進而提升了機械設備的物理性能、化學性能、機械性能，比如通過鍛造技術來提升設備的抗化學反應能力，從而降低了腐蝕磨損的可能性。

（3）改良機械設備金屬材料等運行環境。為了避免周邊環境漂浮的固體顆粒和其他化學物質對機械設備金屬材料造成的磨損，應當對機械設備金屬材料進行定期維護和保養，選用適合機械設備金屬材料的潤滑油，由此來提升機械設備之間的契合度，從而減少摩擦帶來的磨損。對部件中磨損嚴重或老化嚴重的及時更換。此外，也要對員工進行職業培訓，保證設備在正常的工作強度下工作，以提升機械設備的使用年限。機械設備的維修人員也要對設備進行及時的更新換代，針對其在具體運行過程中存在的缺陷不斷改進完善，為機械設備的正常運行做好前期的準備工作和后期的維修保養。

（4）對機械設備金屬材料進行預防性保養。首先，要針對環境、質量、安全等重要因素對機械設備金屬材料的磨損原因進行分析，同時進行相應的反饋，通過技術上的分析來對機械設備金屬材料的磨損制定合適的止損方案，并進行相應的預防性保養措施。

其次，技術人員將機械設備分為若干個部件，對每個部件特定的金屬材料進行成分和材質上的分析，并深入調查分析重要部件磨損的情況。

最后，應當由機械設備的專業操作人員來選擇具體的維修方式，并由專業人員進行維修和保養。為了讓所選擇的維修方式變得更加有效， 設備管理部門應該編寫下列文件： （1） 選擇出最有效維修方式的維修工作任務手冊；（2） 將設備維修方法進行分類； （3） 建立設備維護邏輯判斷程序， 以適合多種故障模式維修。

4 結語

機械設備金屬材料的磨損是其日常使用過程中常見的現象，這是由于外力的摩擦和長時間的使用而導致的不可避免的現象。在當代科技不斷發展進步的洪流中，機械設備一直穩定的發揮著其在制造業中的主導地位。自第一次工業革命以來，機械設備金屬材料的磨損問題就一直備受關注。本文通過對機械設備金屬材料磨損提出的一些防范策略來實現對機械設備的保養，保證企業的生產進度、生產安全以及經濟上的止損。

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作者簡介：牟紅霞（1971-），女，山東棲霞人，碩士，副教授，研究方向：金屬材料、機械加工、機械設計。endprint