機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損失效及安全防范策略

劉曉玲

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅 蘭州 730207）

機(jī)械設(shè)備是工業(yè)設(shè)備制造當(dāng)中最為重要的一種材料，長期以來，機(jī)械設(shè)備的金屬材料磨損造成了較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，也影響工業(yè)生產(chǎn)的安全性，甚至影響工程的進(jìn)度，浪費(fèi)一定程度的自然資源，解決這一現(xiàn)象，可以具備良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，社會(huì)價(jià)值和環(huán)境價(jià)值。因此，從不同的角度探討機(jī)器磨損的因素是我們找尋原因的一個(gè)重要的路徑。

1 機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損失效的原因

1.1 材料之間的粘連

造成金屬設(shè)備的磨損失效，材料之間的粘連是造成磨損失效的主要原因，粘連在一起的金屬材料摩擦力會(huì)增加10%～400%，因此機(jī)械設(shè)備很可能在粘連的情況之下運(yùn)行的阻力極大，金屬部件會(huì)承受極大的壓力，例如用于捶打的機(jī)械設(shè)備，金屬材料如果出現(xiàn)粘連，正常滾動(dòng)的金屬部件就會(huì)承受300%以上的壓力，因此就會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損。在這樣的情況之下，如果不能夠加裝足夠的潤滑劑，積攢的應(yīng)力就會(huì)快速融化掉這些粘連的金屬部件，因而造成嚴(yán)重的磨損[1]。除此之外，粘連的金屬部件之間在不斷變化的溫度之下，銜接點(diǎn)的切向力被正面的剪斷，也會(huì)造成金屬部件之間的嚴(yán)重磨損，甚至很多金屬會(huì)在這樣的沖擊之下直接變成碎渣，影響整體金屬部件的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，造成機(jī)械設(shè)備整體的磨損。

1.2 材料的腐蝕問題

腐蝕也是造成金屬材料磨損的一個(gè)重要原因，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境不同，受到的腐蝕也會(huì)明顯的不同，各種各樣的金屬材料在運(yùn)行的過程當(dāng)中相互接觸，也會(huì)攜帶空氣當(dāng)中的一些粉塵或者水汽當(dāng)中的一些物體，這些物質(zhì)相互摩擦就會(huì)造成侵蝕的情況。如果技術(shù)人員不能夠有效的清除表面粘的這些磨損的材質(zhì)，就會(huì)誘發(fā)一系列的化學(xué)反應(yīng)，尤其是在相互摩擦的金屬材料內(nèi)部，材料內(nèi)部會(huì)受到高溫的影響，發(fā)生一些結(jié)構(gòu)性能的轉(zhuǎn)變[2]。一些金屬本身就比較活潑，在空氣和水的雙重作用之下被腐蝕是比較常見的一種情況，不可能完全的避免，還有一些金屬材料所處的環(huán)境非常的復(fù)雜，加之外來的因素以及金屬材料所處的速度，磨損的速度也會(huì)顯著的加快。這種情況之下的金屬材料從表層到里層都會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞而影響整體的情況。

1.3 微粒摩擦造成的磨損失效

機(jī)械設(shè)備本身就會(huì)存在一些細(xì)小的微粒，這些微粒會(huì)增大金屬材料內(nèi)部的摩擦性，不同的金屬材料會(huì)攜帶不同的細(xì)小微粒。在實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)之下機(jī)械設(shè)備所受到的這種外力的沖擊，不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些磨損，而這些小威力也會(huì)參與到后續(xù)的腐蝕和粘連當(dāng)中，加劇金屬材料的磨損，一旦出現(xiàn)上述磨損，金屬材料的物理性能就會(huì)受到顯著的影響，其形態(tài)，體積和性能都會(huì)發(fā)生一定程度的改變[3]。例如金屬材料自身的性能短于其使用的年限，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作時(shí)間長了之后嚴(yán)重效能降低，甚至直接造成機(jī)器的報(bào)廢，不能使用也會(huì)影響操作員工的安全問題，造成意外事故的發(fā)生，影響整個(gè)生產(chǎn)鏈條的安全。我國科學(xué)技術(shù)工業(yè)的起步較晚，在整體環(huán)境打造以及金屬材料的選擇上也有一定的不足。

2 機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損安全防護(hù)策略

2.1 改善機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境

機(jī)械設(shè)備一般對(duì)于工作空間有較高的要求，如果才料的雜質(zhì)較多，或者空間的溫度，濕度不能夠適合機(jī)械設(shè)備的操作，那么機(jī)械設(shè)備上的金屬材料磨損的概率就會(huì)比較大，因此在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備操作，安裝選擇時(shí)，要匹配空間的實(shí)際條件，較高濕度的空氣要注重及時(shí)的通風(fēng)設(shè)備所存放的空間，禁止注入一些有害的揮發(fā)性的氣體，同時(shí)定期檢測(cè)設(shè)備所處的環(huán)境是否容易發(fā)生物理化學(xué)的反應(yīng)，檢測(cè)活躍氣體的實(shí)際含量，例如檢測(cè)空間內(nèi)氧氣的含量，分析金屬材料受到氧氣侵蝕，腐蝕所產(chǎn)生的磨損情況，避免機(jī)械設(shè)備與周圍復(fù)雜的氣體或復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重的反應(yīng)而帶來金屬材料的磨損。哎，對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的金屬材料磨損的情況也要及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)救，避免磨損進(jìn)一步的擴(kuò)大，而影響機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行。

2.2 定期進(jìn)行潤滑

潤滑，保養(yǎng)，就是對(duì)機(jī)械設(shè)備，金屬材料附著一層潤滑油么，通過這樣的方法，隔絕機(jī)械設(shè)備，金屬材料與外界的接觸，減少機(jī)械設(shè)備，金屬材料之間的直接碰撞，降低摩擦阻力，改善金屬材料的實(shí)際使用壽命。對(duì)于制造業(yè)的機(jī)械設(shè)備而言，通過定期潤滑保養(yǎng)的方法可以提高生產(chǎn)效率，改善經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)機(jī)械設(shè)備使用壽命的增長，改善機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量[4]。生產(chǎn)維修人員需要定期對(duì)機(jī)械設(shè)備開展保養(yǎng)，機(jī)械設(shè)備長期使用過程當(dāng)中必然會(huì)出現(xiàn)表面干燥的情況，一旦發(fā)現(xiàn)干燥就要及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)救，但是如果觀察到表面干燥，表明機(jī)械設(shè)備的金屬材料已經(jīng)出現(xiàn)了一定程度的磨損，因此要防患于未然，制定良好的潤滑保養(yǎng)的周期，避免機(jī)械設(shè)備，金屬材料的摩擦力增大，降低金屬材料之間的相互碰撞，以提高機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用有效性。定期的保養(yǎng)可以借助數(shù)據(jù)化的管理方法，如果機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的強(qiáng)度比較大，連續(xù)作業(yè)的時(shí)間比較高，以及所處的材料環(huán)境比較干燥，那么就要提高保養(yǎng)的頻次，如果所處的環(huán)境比較適宜，濕度比較大，可以適當(dāng)?shù)慕档蜐櫥ｐB(yǎng)的頻次，避免潤滑，保養(yǎng)過于頻繁，而影響機(jī)械設(shè)備，金屬材料的實(shí)際應(yīng)用效果。

2.3 提高金屬材料的耐磨性

金屬材料本身的性能會(huì)影響其耐磨性，因此在設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備時(shí)，選擇更加耐磨的金屬材料替代一些較為軟質(zhì)，容易發(fā)生變形或容易受到侵蝕的金屬材料，也是一種比較重要的手法。首先，在應(yīng)用替代材料時(shí)，可以選擇強(qiáng)化本面薄膜的方法，提高機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用效果。大部分機(jī)械設(shè)備在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中，表面材料會(huì)與空氣進(jìn)行摩擦和接觸，因此防止表面與空氣之間的摩擦是一種主要的減少磨損的思路。通過注入離子的方法可以隔絕金屬材料和空氣，降低空氣阻力和摩擦力，還可以采取氣相沉淀的方法，加強(qiáng)金屬材料與金屬材料之間的格局。必要的情況之下，對(duì)于一些不耐磨的金屬，還可以采取電鍍的方法，使金屬材料的表面可以形成一種抗氧化，腐蝕或耐特殊氣體腐蝕的薄膜，形成一層耐磨層，對(duì)抗各種氣體的侵蝕和其他金屬的腐蝕。其次，可以采取化學(xué)熱處理的方法，對(duì)于金屬材料進(jìn)行變性處理，一些金屬材料在制作，使用的過程當(dāng)中，可以通過化學(xué)熱處理的方法改變?cè)械谋砻婊瘜W(xué)成分，使其發(fā)生一些更為穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)。但是這種熱處理的時(shí)間比較長，對(duì)于一些特殊的機(jī)械設(shè)備可能會(huì)影響其運(yùn)行，尤其是一些轉(zhuǎn)速比較高的機(jī)械設(shè)備，這種方法的適用范圍比較小。除此之外，還可以采取強(qiáng)化表面合金的方法，例如在原有的機(jī)械設(shè)備表面，電鍍其他的金屬，通過表面高溫融化的方法快速得石表面的金屬冷卻，使其游業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)，以達(dá)到強(qiáng)化原有金屬的目的。這種情況可以有效防止金屬材料磨損的發(fā)生，形成新的強(qiáng)化表面合金，以改善金屬的摩擦硬度。最后還可以完善材料的表面，這種處理方法主要是對(duì)金屬的表面進(jìn)行處理，使得金屬的抗拉張能力，抗磨能力在短時(shí)間內(nèi)得到提升，通過噴丸對(duì)金屬表面進(jìn)行有效的躲閃，這樣的方法能夠進(jìn)一步提高金屬材料在高速運(yùn)轉(zhuǎn)之下的耐磨程度，最終改變金屬材料的實(shí)際效應(yīng)，提高整體的應(yīng)用效果。

例如某煤礦的機(jī)械設(shè)備，金屬材料，刮板輸送機(jī)出現(xiàn)了磨損，這種磨損就是有腐蝕，摩擦和摩擦磨損兩種形式而造成的。摩擦磨損主要集中在布槽鏈條，刮板內(nèi)，而腐蝕磨損主要集中在鏈條和齒輪內(nèi)部。工作人員通過分析了解兩種不同材料的磨損情況，看到了中不槽磨損和鏈條磨損的主要形式分析這些鏈條傳動(dòng)效率異常而造成的危害，加強(qiáng)了重視，對(duì)于采煤機(jī)磨損失效的問題開展了分析，并選擇了針對(duì)性的處理方法，主要包含以下幾個(gè)步驟，第一，針對(duì)鏈條所出現(xiàn)的磨損情況，采取合理的生產(chǎn)工藝，對(duì)于容易磨損的部分進(jìn)行精加工和冶煉，對(duì)強(qiáng)度任性鑄造的質(zhì)量開展有效的升級(jí)，選擇更加優(yōu)質(zhì)的淬火工藝，表面堆焊工藝，噴涂工藝和復(fù)合鍍工藝方法，對(duì)已有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，盡可能提高鏈條的實(shí)際質(zhì)量，第二，工作人員進(jìn)行合理的鏈條維修和養(yǎng)護(hù)，盡可能改變井下潮濕的環(huán)境，在鏈條表面的軸承處涂抹耐腐蝕和耐磨損的材料，杜絕超載和超速，并且針對(duì)工況條件及時(shí)的進(jìn)行分析，延長鏈條的使用壽命。并且工業(yè)項(xiàng)目小組針對(duì)鏈條出現(xiàn)的問題，進(jìn)行材質(zhì)方面的升級(jí)，投入更多的時(shí)間進(jìn)行新設(shè)備耐磨材料的研發(fā)，把握磨損的規(guī)律，降低磨損率，達(dá)到了較為良好的效果，減慢了磨損的速度，穩(wěn)定了磨損的狀態(tài)。及時(shí)的發(fā)現(xiàn)事故的隱患，盡可能減少意外事故的發(fā)生。經(jīng)過上述處理，該項(xiàng)目小組共發(fā)現(xiàn)隱患12處，2019年12月～2021年6月意外事故發(fā)生次數(shù)為零，機(jī)械效率始終保持在設(shè)計(jì)效率的102%左右。機(jī)械性能，整體良好，噪聲和振動(dòng)情況發(fā)生概率顯著降低，給整體施工車間帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和安全價(jià)值。

3 結(jié)論

綜上所述，對(duì)抗機(jī)械設(shè)備，金屬材料磨損失效的辦法在于提高機(jī)械設(shè)備的整體性能，建設(shè)完善的維修保養(yǎng)制度，選擇合適的機(jī)械設(shè)備材料，并確定安裝工藝，不斷完善自做方法，將機(jī)械設(shè)備放置在良好的運(yùn)作環(huán)境當(dāng)中，減少機(jī)械設(shè)備，金屬材料所受到的外部侵蝕，認(rèn)清金屬材料磨損的危害，加強(qiáng)制度建設(shè)，提高對(duì)金屬材料磨損的重視，全面升級(jí)施工作業(yè)的工藝水平。