機械設備金屬材料磨損失效與安全防范

李雋

摘要：剖析我國經濟結構，工業占有相當大的比重。同時，在工業領域中，機械設備無疑又是其中不可或缺的組成部分，所以其作用的重要性也就不言而喻。但是，對于機械設備而言，如果其中金屬材料在設備運轉過程中出現磨損失效情況，則會導致機械設備無法正常運轉，進而造成一定經濟損失。所以，本文將重點針對機械設備金屬材料磨損失效與安全防范方面予以論述。

關鍵詞：機械設備;金屬材料;磨損失效;安全防范

引言：

在機械設備實際運轉過程中，金屬材料磨損失效是較為常見的現象。其中，在機械設備運轉時，當中的金屬材料會與其它材料相接觸，并且引發相對運動，進而造成機械設備金屬材料磨損失效情況的發生。同時，相關研究表明，金屬材料失效的主要類型表現為磨損、腐蝕與斷裂，但是最為常見的便是磨損失效，所以對機械設備金屬材料磨損失效予以特別的關注是很有必要的。

一、闡述機械設備金屬材料磨損失效存在的危害

所謂金屬材料磨損失效，指的是機械設備工作過程中，兩個相互接觸的金屬材料表面由于摩擦和相對運動而導致材料表面出現持續性的損耗，這種持續性損耗往往會對材料性能、表面質量、機械結構等造成不同程度的影響。此外，對于機械設備來講，其在工作過程中必然會導致金屬材料間出現摩擦，進而引發材料磨損情況的發生，同時，部分機械設備存在相對復雜、惡劣的工況，所以導致固體顆粒、空氣中的水汽或者其它化學氣體對金屬材料造成不同程度的腐蝕，最終引發金屬材料出現磨損失效現象。另外，通常來講，金屬材料的磨損失效存在不可逆性，并且隨著磨損程度的加劇，對機械設備各項性能的影響程度也會與日俱增，甚至會使機械設備報廢，導致嚴重的經濟損失。所以，相關管理者要對機械設備金屬材料磨損失效問題予以關注，了解當中的危害，對提升機械設備的工作年限，維護企業的經濟利益將有著積極的作用。

二、分析機械設備金屬材料磨損失效的類型

在機械設備金屬材料磨損失效現象中，存在疲勞磨損、顆粒磨損以及腐蝕磨損等類型，下面將對此予以一一分析。

1、疲勞磨損

所謂疲勞磨損，也可稱之為接觸疲勞，指的是當彼此接觸的金屬表面存在相對移動后，導致一定大小的摩擦力在接觸區域形成，一旦摩擦應力大于材料疲勞強度，金屬表面層便會有裂紋生成，并且隨著摩擦作用時間的推移，裂紋也會逐步擴大，從而引發疲勞磨損問題的出現。對于金屬材料中所出現疲勞磨損情況來講，其不僅會導致機械部件的損壞，如磨損情況嚴重，甚至會引發相應機械部件出現破裂，導致機械設備無法正常工作，進而影響生產進度的順利完成。

2、磨粒磨損

在磨損失效現象中，磨粒磨損也較為常見。所謂磨粒磨損，指的是外界顆粒物在金屬摩擦表面出現，致使金屬表面在出現相對運動后出現表面劃傷，甚至會導致表面材料出現脫落的現象。對于磨粒磨損來講，其可分為以下幾種形式，即：（1）在機械設備工作期間，金屬材料表面與磨料彼此相互作用，例如，挖斗與泥沙之間的接觸等;（2）兩個金屬接觸表面之間存在硬顆粒進入，致使金屬材料因此出現磨損;（3）如金屬材料表面較軟，當硬顆粒與其摩擦后導致金屬材料表面出現磨損失效的情況。

3、腐蝕磨損

在機械設備工作期間，當中的金屬材料如與周邊環境中介質出現化學或電化學反應，進而引發機械設備表面磨損，此類磨損便可稱之為腐蝕磨損。同時，對于腐蝕磨損來講，其可分為氧化磨損與特殊介質磨損等形式。此外，與普通腐蝕情況不同，腐蝕磨損會導致金屬材料摩擦副表面中的材料出現損失，而前者則是單一物體的材料出現損失。

4、粘著磨損

對于黏著腐蝕來講，其指的是相互接觸的金屬表面處于混合摩擦或邊界摩擦狀態時，摩擦副表面接觸點區域的材料會發生轉移，即從一個表面轉移至與其發生摩擦作用的表面中，此現象便可稱之為粘著磨損。其中，影響粘著磨損程度的因素有荷載、運動距離以及材料表面硬度等。同時，相關研究表明，出現粘著磨損的過程為：金屬表面接觸--塑性變形--表面膜（包括油膜）破裂--粘著（冷焊）--剪斷接點--再粘著的循環過程。此外，按照粘著磨損出現位置以及程度的不同，可以分為輕微磨損、擦傷以及膠合等形式。

5、微動磨損

所謂微動磨損，指的是相互接觸的表面由于發生周期性小振幅的相對運動而產生的磨損，從而導致機械設備金屬材料表面出現一定程度的氧化物微粒，進而使金屬材料出現微動磨損。

三、機械設備金屬材料磨損失效的安全防范對策

1、合理的選擇金屬材料

通常來講，機械設備中金屬材料本身的特性將決定其出現磨損失效的概率。所以，在進行機械設備設計時，需要對其工作的環境以及用途等方面予以細致的考慮，從而選擇相對合理的金屬材料來進行機械設備的設計，以此來降低金屬材料在機械設備工作期間所出現磨損失效的概率。另外，如機械部件需要承受較大荷載，同時工作環境也較為惡劣，需要選擇機械強度高的金屬材料作為此部件的材質，并且還需選擇合理的加工工藝來完成金屬表面的加工，以實現最大限度控制金屬材料磨損情況的目的。

2、革新材料制作技術

改進金屬材料的制作技術是提升機械設備使用性能的重要手段之一。針對不同性能的金屬材料，首先應改進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，從而直接降低機械設備的磨損情況。同時，也要重視金屬材料加工時的各種工藝技術（鍛造、澆鑄、切割等），通過加工出高性能的金屬部件來提升機械設備的使用性能。

3、改善機械設備工作環境

金屬材料磨損失效出現的另一大誘因便是機械設備的工作環境。所以，為了避免或者降低金屬材料出現磨損失效情況，改善機械設備的作業環境是很有必要的。通常來講，如設備正處于正常工作環境下，需要對其工作環境進行優化，并盡量對設備的工作時間進行控制，避免其出現超負荷工作，同時也要采取措施來防止腐蝕性雜質進入到機械設備當中，盡量為機械設備營造出一個健康的工作環境，以此來降低金屬材料磨損失效情況出現的概率，有助于延長機械設備的工作年限。

4、注意選擇高質量的潤滑油

潤滑油的有效選擇可以在一定程度上減緩金屬材料在工作期間出現磨損失效問題的發生。其中，對不同工況下的金屬材料采用合適的潤滑油，有助于減輕金屬材料間相對運動的摩擦程度。同時，定期開展金屬部件的潤滑保養工作，可以保證機械設備具有可靠的工作狀態。

5、設計新型機械設備

隨著不同行業的發展和進步，對機械設備的需求也越來越復雜，因此，要不斷了解行業現狀，針對不同的工作需求來設計相對應的機械設備，利用新的設計方法、新的金屬材料以及新的加工制造工藝來設計新型的機械設備。在分工越來越細化的今天，做到設備的精確定位將更有利于設備的使用和保養。針對具體工作環境和使用需求所定制的設備也必將有更強的性能和更長的使用壽命。

6、做好金屬材料保養

針對金屬材料的特性，在設備的日常使用以及閑置時期的保養工作要做到位，這樣能有效保護金屬材料的性能，同時也能有效延長設備的使用壽命。

四、結束語

總之，為了保證機械設備可以穩定、可靠的工作，需要對當中金屬材料磨損失效問題予以關注，并通過分析金屬材料出現磨損失效的原因來制定出有效的控制對策，對提升機械設備的工作性能與使用壽命有著極為重要的意義。

參考文獻

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（作者單位：天津巴莫科技股份有限公司）