機械設備金屬材料的磨損失效及安全防范策略

高紅寶

（涼州區職業中等專業學校，甘肅 武威 733000）

在諸多的工業生產過程中，都需要利用機械設備進行。尤其在制造業領域，機械設備與整體生產直接掛鉤，設備的效率對生產起到了決定性的作用，也很大程度上左右了企業的經濟效益。但機械設備在正常運作的過程中，常常會由于使用時間太長或者摩擦過度而產生磨損的現象，進而導致設備出現失效，同時大大縮短機器設備的壽命。

除此以外，還會導致產品的生產質量大幅度下降，生產成本加大，企業單位的經濟效益整體下降。為了解決機械設備金屬材料磨損失效的狀況，需要從磨損失效的基本原因出發，找出高效、針對性更強的方法來解決運行過程中出現的各類問題。

1 機械設備磨損失效的原因分析

1.1 材料直接粘連嚴重

在金屬材料中，常常會產生磨損失效的現象。產生這一現象的一個重要因素便是材料間經常會出現的粘連狀況。這種材料間的相互粘連，會直接導致材料出現失效。在金屬材料相互粘連的過程中，周圍的摩擦力會明顯增大，為相關的金屬部件帶去巨大的壓力。在金屬材料正常運作的過程中，大部分時間處于滾動的狀態，這時遇到強大的壓力阻力，表層應力數值會逐步攀升[1]。在這樣的情況下，需要涂抹潤滑劑減少摩擦力。而如果相關人員難以及時察覺，沒有及時使用潤滑劑，則會使得表層應力不斷攢聚，這些應力會提高材料的溫度，表面溫度的升高會使得部分金屬部件產生局部融化的現象。這時后續的生產過程會受到阻滯，溫度開始慢慢冷卻，使得各個部件之間相互粘連，直接切開原本金屬部件的銜接點，磨損部件的表面，產生大量碎渣，最終導致機械設備的磨損。

1.2 材料的腐蝕問題嚴重

在制造業中，機械運作會導致各種金屬材料之間產生摩擦和接觸。但是在運作的過程中，金屬材料除了可以相互接觸以外，還有可能會和空氣中的粉塵以及水汽產生不正常的接觸和摩擦。這種狀況下，如果相關人員沒有及時對粉塵和水汽等物質進行處理，便會使得金屬材料和這些物質產生化學反應，破壞材料內部的基本結構和功能[2]。金屬材料由各類金屬組成，金屬本身十分活躍，在與粉塵、水汽等接觸，很容易被腐蝕。除此以外，在正常運作的過程中，隨著時間的推移，被腐蝕的程度也會越來越重。當金屬材料不斷被腐蝕，便會導致機械設備內部和外部都產生嚴重的磨損和失效。

1.3 細小的微粒摩擦

在生產制造的過程中，機械設備的金屬部件之間會有數不勝數的微粒，這些微粒的體積較小，但看似微乎其微的這些微粒在長時間的作用下也會使金屬部件難以正常高效發揮作用，產生一定程度的磨損失效狀況。在機械運作的過程中，有時還會在無形中受到外力的干擾，這時金屬部件中的各類細小微粒會協助外力對整個部件產生干擾，進一步損傷部件，讓金屬部件的表面產生凹凸不平的狀況。在后續生產過程不斷推演的過程中，這些細小的微粒持續存在，慢慢地對金屬部件產生越來越嚴重的干擾，最終使得機械設備磨損失效，降低生產全局的效率，增加成本，減少經濟效益[3]。

2 機械設備金屬材料磨損的危害分析

機械設備的金屬材料，在使用的過程中經常會產生磨損失效的現象，這種現象通常是由于元件之間的相互摩擦太大而造成。過度的摩擦和磨損會讓金屬材料的基本狀態發生改變，包括質量、形態、大小等基本屬性，接著又會進一步導致材料的光弧度、耐用度等物理性質產生變化。這種元件間的摩擦現象，會隨著設備使用時間的增加而造成越來越嚴重的設備磨損。在制造業中，常常會長時間使用機械設備，很容易受到嚴重的磨損而使得設備失效。同時，在制造過程中，機械設備還會和空氣中的水汽和塵埃等相互接觸發生摩擦，導致磨損和失效。基于上述陳述可以發現，金屬材料發生磨損失效是難以避免的。

在制造和生產過程中，金屬材料不同程度的磨損失效會嚴重影響機械設備的整體效率，降低企業的經濟效益。除此以外，金屬材料表面的磨損失效，還會對整個機械設備的穩定運行和安全性產生威脅。在機械設備長時間運行的過程中，磨損程度會由于元件間或元件與空氣接觸時間的增長而不斷加深。當磨損程度慢慢提高以后，會使得整個機械設備的安全性降低，工作的性能弱化，有時甚至會對相關的工作人員產生安全威脅[4]。

機械設備的金屬材料產生磨損和失效現象的速度，主要與設備和材料本身的質量和技術水平有關。在當下，我國的機械設備和材料的技術水平還有著一定的提升空間，技術發展和應用還不夠成熟，工業化起步也比較晚。在磨損程度上會超過一些技術發達的國家，這種磨損失效的現象會導致我國的制造業發展緩慢，對企業乃至整個行業產生嚴重的干擾。

3 機械設備金屬材料磨損失效的基本類型分類

在目前的工業化生產過程中，制造企業常常會遇到機械設備金屬材料磨損失效的問題，這一問題嚴重影響生產效率和企業的經濟利益，令各個制造企業焦頭爛額。制造企業想要采取高效手段解決這一頻繁出現的磨損失效問題，首先需要詳細了解金屬材料磨損的基本類型，依據不同的類型采取不同的做法，具體問題具體分析。金屬材料的磨損失效，大致可以分成四個類別。

3.1 疲勞磨損失效

在當下的制造業，由于市場競爭的加劇和經濟利益的驅使，各個制造企業存在著盲目擴大產量，追求更高利益的行為。在這種行為意識下，管理層便會設定更高的產量目標，為了達成這一目標，便會需要機械設備更長時間的運行。但機械設備本身，在長時間的工作運轉過程中，會大幅增加接觸應力。當接觸應力超過一定的限度，會產生一系列的不良反應。金屬材料本身的承受能力是有限的，在接觸應力不斷升高的過程中，會超出金屬材料的這種限度，進行超負荷工作，這時便會產生疲勞磨損[5]。但在正常運轉的過程中，這種疲勞磨損常常會被相關的工作人員忽視。當機械設備長時間處于高負荷狀態，便很容易產生嚴重的疲勞磨損，這種磨損會改變金屬材料的基本特性和物理屬性，同時金屬材料的表面還會產生裂紋，進而降低機械設備的使用壽命。

3.2 磨粒磨損失效現象

除了疲勞磨損以外，在機械制造的過程中，也常常會出現磨粒磨損失效現象。這種磨損失效，主要的產生因素是金屬材料表面的磨粒。當機械設備正常運行時，會產生接觸面之間的相互摩擦，當摩擦接觸過于頻繁，便會產生許多不良現象。在長時間頻繁摩擦的過程中，設備的整體性能可能會出現改變，甚至會進一步出現設備的失效問題。當金屬材料的應力不斷擴大，接觸面的沖擊力和摩擦加劇，便會加深磨粒磨損的程度，嚴重影響機械設備的運轉效率，甚至產生各種安全問題，使得整個生產過程難以穩定有序進行[6]。不同程度的應力和沖擊也會使得磨粒磨損分成不同的程度，呈現不同的狀態。磨粒磨損按照程度的不同主要可以分成三類，包括碾碎、擦傷和鑿屑。

3.3 微動磨損失效

制造業的機械設備中，有著各式各樣的金屬材料。金屬材料本身，可以大致分成固定和滑動兩類材料。在機械正常運行的狀態下，固定的金屬材料對磨損的抗性較強，磨損程度會相對較低。與之相反，滑動材料在產生磨損時，程度會遠遠大于固定金屬材料，也更容易產生嚴重的失效現象。除了金屬材料本身的運動狀況以外，金屬材料本身和副材料也處于相對運動的狀態，這種狀態下的微動，幅度明顯小于不同設備之間的宏觀運動，但這種微動同樣也會導致摩擦的產生，長時間工作的狀態下也會導致金屬材料產生磨損，機械設備會在磨損程度加深的過程中產生失效。這種由于材料之間的接觸和微動產生的摩擦導致的磨損失效，便是微動磨損失效的重要體現形式。

3.4 腐蝕磨損失效

制造行業的機械設備中，存在著諸多的金屬材料，這些材料中的金屬活躍性一般較高。在工作的過程中，又一般會和空氣相互接觸。這些金屬在和空氣中的水汽、粉塵和各類氣體進行充分接觸的過程中，會產生一系列的化學反應和物理反應。這些反應的產生會產生一系列的不良影響，最為明顯的便是金屬材料的腐蝕問題，當金屬材料被腐蝕以后，很容易產生磨損，這便是常見的腐蝕磨損。這種磨損現象會產生大量的腐蝕碎屑物，這些碎屑物在一定的條件和環境狀態下，會和設備進行接觸，讓機械設備產生磨損，逐步形成一個惡性循環，進一步損害機械設備中的金屬材料。

4 機械設備金屬材料磨損失效的相關防護舉措

4.1 改善設備運作的周邊環境

在制造業機械設備中，金屬材料十分容易受到環境中各類微粒的干擾，產生不同程度的損壞，進而使得整個設備產生磨損失效的現象。為了有效防范這種金屬材料的損壞現象，需要相關的工作者注重對金屬材料和其他副材料的檢測，需要定期對各類材料進行全面的檢查，發現問題需要及時進行維修。在正常運作的過程中，還需要提高每個部件之間的默契程度，需要適當添加潤滑劑，減少部件之間的摩擦力[6]。在運作的過程中，由于長時間的高負荷運作，常常會產生一些老化的材料和部件。針對這些老化現象十分嚴重的部件，需要進行及時的整改和替換。除此以外，還需要為機械設備的正常運作提供良好穩定的環境，提高金屬部件的使用壽命。對于全部的金屬部件和設備，相關的維修工人需要及時發現問題并維修替換。在整個過程中出現的各類問題，相關人員需要總結經驗教訓，并做好一切的預防工作，保障設備的正常運作。

4.2 選取合適的材料配合機械設備的運行

在生產制作的過程中，為了提高工作效率，許多企業持續長時間使用機械設備開展相關作業，致使金屬材料產生不同程度的磨損失效。為了緩解材料的損壞現象，提高整個生產過程的效率，需要為機械設備配備更為協調適應的材料，同時需要對內外部的其他因素加以詳細的考慮，包括整體的運作環境以及材料本身的各類屬性和功能。在選擇材料的時候，需要依據不同的機械設備進行具體分析。例如，對于那種對抗磨損有著較高要求的設備，需要相關人員在選擇材料時盡可能傾向于密度更大的，同時需要配合相關的技術進行完善和調節。除了需要加強抗磨損性能之外，還需要在運作生產的過程中謀求生產的便捷性，降低資源的消耗，采用節省材料和資源的部件，提高資源的利用效率[7]。

4.3 提高工作人員的專業素養和能力

為了讓金屬材料磨損防范工作高效完成并保證更高的安全性，需要配備更為專業和負責的技術和管理人員對整個生產制造過程進行高效管控。對現有的工作人員，需要進行更加專業的培訓，提高工作人員的職業素養和專業能力，改善工作中存在的各種弊端。可以引進更多的高端技術人才和管理人才，充分利用當下的產教融合戰略進行校企合作，并建立更為完善的獎懲體系和監督體系，提高工作人員和管理人員的工作效率。提高相關管理者的責任意識，規范流程細節。管理工作意義重大，對整個生產經營過程起著十分重要的調控指導作用，需要管理者具有較高的責任意識和專業素養，同時需要在每個環節中謹慎和細致，處理好每個細節中可能出現的問題。同時，在管理過程中，需要管理者時刻關注生產制造過程的質量和實際效果，高效進行磨損防護工作的開展。相關工作者應深入學習金屬材料磨損預防的經驗與知識，總結以往的經驗教訓，在工作中規范每個細節的操作流程[8]。

4.4 加大對生產制作的資金投入

金屬材料磨損失效的防范過程較為復雜，需要大量的資金投入，但目前的政府資金供給力度還遠遠不夠，資金來源也十分有限。為了提高整個生產過程的安全性和穩定性，除了需要各級政府加強對金屬材料磨損失效問題的資金支持外，還需要各個生產經營部門加強工作體系的完善，并從多種渠道籌集更多的資金。最后，將籌集到的資金投入到設備的建設和材料的篩選上，完善現有的設施和技術，并加強對人員的安全知識和技能培訓，讓相關工作人員的安全意識進一步提高，處理安全隱患的技能更加嫻熟。

4.5 提高金屬材料的耐磨性

機械設備中，使用的大部分材料都是金屬材料，在目前，金屬材料的磨損失效問題成為制約我國制造業迅速發展的重要關卡。為了減少金屬材料的磨損失效，需要從金屬材料本身出發，不斷提升金屬材料的耐磨性，進而讓金屬材料面對外界的摩擦和空氣接觸有著更強的抗性，提高使用壽命，為企業生產帶去更多的經濟效益。提高金屬材料耐磨性的方法較多，其中十分常見的方法主要有五個。首先是強化表面的薄膜，來減弱外界其他原件和空氣對金屬表面的摩擦效果，主要采用的方法有離子注入和電鍍等等。第二種方法是進行化學熱處理，但是這種方法的適用范圍較小，通過對其他原件的滲入使得材料化學成分局部調整，這種方式的成本耗費較高，同時也會一定程度上降低生產效率。第三種方法是強化金屬材料的表面合金，主要利用高溫條件融化金屬的表層，接著進行迅速的冷卻，改變金屬材料的表面狀態，強化表面的合金。第四種方法是對材料表面進行熱處理，仍然采用高溫處理的方式，利用固態相變的理論，使得材料的形態發生改變，提高材料的基本性能。這種方法操作簡單，在機械設備的磨損失效防護中應用較為廣泛。最后一種方法是完善材料的表面，主要利用噴丸對材料進行冷擠壓操作，使材料產生塑性形變，提高耐磨性。

5 結語

在工業化飛速發展的時代，制造業領域為了提高生產效率，常常長時間使用機械設備進行生產制造。在機械設備中，存在著大量的金屬材料，這些金屬材料很容易產生磨損失效的現象，降低生產效率和企業的經濟效益。在生產制造的過程中，由于機械設備的長時間運作，會導致不同原件間相互摩擦，同時設備與空氣長時間接觸會產生化學反應等，都會加速金屬材料的磨損失效進程。為了緩解金屬材料磨損失效的狀況，需要改善生產制造環境，提高人員、技術和資金的支持，提高金屬材料的耐磨性等等。