機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損防范策略研究

摘 要：在當(dāng)代科技不斷發(fā)展進(jìn)步的洪流中，機(jī)械設(shè)備一直穩(wěn)定的發(fā)揮著其在制造業(yè)中的主導(dǎo)地位。自第一次工業(yè)革命以來(lái)，機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損問題就一直備受關(guān)注，它不但會(huì)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)和工程的進(jìn)程產(chǎn)生一定程度的影響，也是對(duì)資源的一種耗費(fèi)。為了切實(shí)解決這一問題，本文對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損危害進(jìn)行分析后，試圖尋求防范磨損的可行策略，減少由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，帶動(dòng)行業(yè)的整體進(jìn)步和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械金屬設(shè)備；磨損失效；防范策略

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

0 前言

機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損是其日常使用過程中常見的現(xiàn)象，這是由于外力的摩擦和長(zhǎng)時(shí)間的使用而導(dǎo)致的不可避免的現(xiàn)象。經(jīng)過長(zhǎng)期觀察，我們將機(jī)械設(shè)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(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損的原因和危害進(jìn)行分析后，提出了切實(shí)可行的措施來(lái)避免這一問題。

1 機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損的危害

在物理學(xué)上，對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損有如下概念：機(jī)械設(shè)備金屬材料的各個(gè)組件在運(yùn)動(dòng)過程中相互作用產(chǎn)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(zhì)量、尺寸、形態(tài)等重要要素，對(duì)機(jī)械性能、材料耐用度造成了損害。機(jī)械設(shè)備金屬材料只要運(yùn)行久必然出現(xiàn)磨損，這是不可改變的自然規(guī)律，此外，機(jī)械金屬設(shè)備在日常運(yùn)行中所處的環(huán)境多樣化，在工作過程中各種物質(zhì)如細(xì)小的固體顆粒長(zhǎng)時(shí)間的存在于其周圍，空氣中也有水汽或其他化學(xué)氣體對(duì)機(jī)械金屬設(shè)備造成腐蝕，久而久之會(huì)對(duì)金屬設(shè)備造成一定的損害。

機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損是不可逆的，過多過大的磨損會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械金屬設(shè)備的工作效率，甚至?xí)?dǎo)致機(jī)械金屬設(shè)備的報(bào)廢，給日常生產(chǎn)帶來(lái)不便，也直接導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)上的大量損失。此外，機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損也會(huì)危害到工作人員的生產(chǎn)安全。我國(guó)的工業(yè)科技革命開始較晚，在引入西方先進(jìn)的科技后，自身的技術(shù)發(fā)展一直排在世界發(fā)達(dá)國(guó)家之后，先進(jìn)技術(shù)的差距直接體現(xiàn)在日常的生產(chǎn)工作中，機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損程度較之于先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家更大。這一問題的存在直接制約了我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展水平，也帶來(lái)了不可避免的經(jīng)濟(jì)損失。

2 機(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)備金屬材料相互接觸的過程中產(chǎn)生摩擦，在接觸區(qū)產(chǎn)生的作用力大于材料本身的疲勞強(qiáng)度而導(dǎo)致的表面的裂紋，并隨著這一相對(duì)運(yùn)動(dòng)的發(fā)展而進(jìn)一步擴(kuò)大裂痕區(qū)域，最后使得裂紋區(qū)域的金屬材料被剝離下來(lái)。疲勞磨損有兩種主要類型：一是非擴(kuò)展性的疲勞磨損，是指在剛接觸的時(shí)候受力面積小，而受力強(qiáng)度大，在機(jī)械設(shè)備金屬材料上形成了小麻點(diǎn)，隨著接觸面積的擴(kuò)大，受力面積加大，小麻點(diǎn)便不再繼續(xù)擴(kuò)展；二是當(dāng)作用在接觸表面時(shí)，可能金屬材料表面不夠光滑而導(dǎo)致在接觸初期就存在小麻點(diǎn)，并在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)展為凹坑。機(jī)械設(shè)備金屬材料的疲勞磨損會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備等零件造成一定程度的損壞，更有甚者會(huì)導(dǎo)致部件對(duì)破裂，對(duì)生產(chǎn)造成不可挽回的損失。

（2）磨粒磨損。磨粒磨損指的是周圍環(huán)境存在的固體顆粒對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料產(chǎn)生的長(zhǎng)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(jī)械設(shè)備金屬材料工作的過程中，磨損物對(duì)其產(chǎn)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(huán)境中的固體磨損顆粒進(jìn)入到機(jī)械設(shè)備中，對(duì)金屬材料造成的磨損，這些固體顆粒來(lái)源廣泛，是長(zhǎng)期漂浮在空氣中的雜質(zhì)；第三，粗質(zhì)堅(jiān)硬的表面作用于柔軟的物體上而導(dǎo)致的磨粒磨損。

（3）腐蝕磨損。在機(jī)械設(shè)備金屬材料接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，金屬材料和周圍的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備金屬材料表面產(chǎn)生損傷。腐蝕磨損不同于一般磨損的特征在于，其導(dǎo)致了具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦副表面工作中的材料損失，而一般的磨損僅會(huì)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(jī)械設(shè)備金屬材料表面發(fā)生摩擦之后，造成了金屬材料表面的磨損。粘著磨損會(huì)造成金屬材料碎屑的產(chǎn)生，從而進(jìn)一步影響機(jī)械設(shè)備的使用性能。粘著磨損的原因有相對(duì)滑動(dòng)的距離、載重、材料的材質(zhì)等。在其他變量不變的情況下，相對(duì)滑動(dòng)的距離越大，粘著磨損的程度越大。

3 機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損防范策略

（1）合理選擇機(jī)械設(shè)備金屬材料。為了防止機(jī)械設(shè)備金屬材料的不合理磨損，影響生產(chǎn)進(jìn)度，應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料的材料硬度和質(zhì)量進(jìn)行合理的選擇，針對(duì)不同的工作環(huán)境去選擇相應(yīng)的抗磨損的金屬材料。舉例而言，對(duì)于抗磨損要求較高的機(jī)械設(shè)備，應(yīng)當(dāng)選用硬度較高的金屬材料，此外利用表面強(qiáng)化的技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)化，以達(dá)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(yīng)當(dāng)選擇在制作過程中便于加工、制作成本低的材料，為制造業(yè)企業(yè)的發(fā)展降低生產(chǎn)成本。

（2）改良機(jī)械設(shè)備金屬材料的制造工藝。針對(duì)較容易產(chǎn)生磨損的機(jī)械設(shè)備金屬材料，應(yīng)當(dāng)對(duì)表面粗糙程度和摩擦力因素進(jìn)行合理計(jì)算。應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料進(jìn)行必要的改良，提升機(jī)械設(shè)備等光滑度、降低摩擦系數(shù)，從而減少磨損的可能性；在對(duì)金屬材料改良工藝的同時(shí)可以相應(yīng)的提升鍛造、焊接等工藝，進(jìn)而提升了機(jī)械設(shè)備的物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能，比如通過鍛造技術(shù)來(lái)提升設(shè)備的抗化學(xué)反應(yīng)能力，從而降低了腐蝕磨損的可能性。

（3）改良機(jī)械設(shè)備金屬材料等運(yùn)行環(huán)境。為了避免周邊環(huán)境漂浮的固體顆粒和其他化學(xué)物質(zhì)對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料造成的磨損，應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)，選用適合機(jī)械設(shè)備金屬材料的潤(rùn)滑油，由此來(lái)提升機(jī)械設(shè)備之間的契合度，從而減少摩擦帶來(lái)的磨損。對(duì)部件中磨損嚴(yán)重或老化嚴(yán)重的及時(shí)更換。此外，也要對(duì)員工進(jìn)行職業(yè)培訓(xùn)，保證設(shè)備在正常的工作強(qiáng)度下工作，以提升機(jī)械設(shè)備的使用年限。機(jī)械設(shè)備的維修人員也要對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的更新?lián)Q代，針對(duì)其在具體運(yùn)行過程中存在的缺陷不斷改進(jìn)完善，為機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行做好前期的準(zhǔn)備工作和后期的維修保養(yǎng)。

（4）對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料進(jìn)行預(yù)防性保養(yǎng)。首先，要針對(duì)環(huán)境、質(zhì)量、安全等重要因素對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損原因進(jìn)行分析，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的反饋，通過技術(shù)上的分析來(lái)對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損制定合適的止損方案，并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防性保養(yǎng)措施。

其次，技術(shù)人員將機(jī)械設(shè)備分為若干個(gè)部件，對(duì)每個(gè)部件特定的金屬材料進(jìn)行成分和材質(zhì)上的分析，并深入調(diào)查分析重要部件磨損的情況。

最后，應(yīng)當(dāng)由機(jī)械設(shè)備的專業(yè)操作人員來(lái)選擇具體的維修方式，并由專業(yè)人員進(jìn)行維修和保養(yǎng)。為了讓所選擇的維修方式變得更加有效， 設(shè)備管理部門應(yīng)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(wù)手冊(cè)；（2） 將設(shè)備維修方法進(jìn)行分類； （3） 建立設(shè)備維護(hù)邏輯判斷程序， 以適合多種故障模式維修。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損是其日常使用過程中常見的現(xiàn)象，這是由于外力的摩擦和長(zhǎng)時(shí)間的使用而導(dǎo)致的不可避免的現(xiàn)象。在當(dāng)代科技不斷發(fā)展進(jìn)步的洪流中，機(jī)械設(shè)備一直穩(wěn)定的發(fā)揮著其在制造業(yè)中的主導(dǎo)地位。自第一次工業(yè)革命以來(lái)，機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損問題就一直備受關(guān)注。本文通過對(duì)機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損提出的一些防范策略來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)，保證企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)安全以及經(jīng)濟(jì)上的止損。

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作者簡(jiǎn)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(jī)械加工、機(jī)械設(shè)計(jì)。endprint