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淺析金屬材料磨損失效及防護措施

文檔作者：趙光浦文檔來源：大慶石化機械廠黑龍江大慶		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月13日
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實踐結(jié)合的重要性。在未來發(fā)展過程中，如何
將PLC更好地應(yīng)用于機械手中， 仍需加強研究
與開發(fā)設(shè)計，從而不斷提高現(xiàn)代生產(chǎn)工作效率
和質(zhì)量，為人類社會發(fā)展造福。
參考文獻
[1]黃偉玲．基于PLC的氣動搬運機械手設(shè)
計[J]．煤礦機械，2009(i0)
[2]王月芹．基于PLC的機械手控制系統(tǒng)設(shè)
Academ ic
學(xué)術(shù)
計[J]．液壓與氣動，201l(9)
[3]叢明，劉冬，杜宇等．PLC伺服控制在
太陽能電池組件搬運機械手中的應(yīng)用[J]．組合
機床與自動化加工技術(shù)，2011(9)
淺析金屬材料磨損失效及防護措施
163000大慶石化機械廠黑龍江大慶一趙光浦
當(dāng)今大部分金屬材料存在著磨損失效問題 不僅影響工業(yè)機械的產(chǎn)品質(zhì)量，也會給企業(yè)帶來一定的損失，嚴(yán)重者會給企業(yè)的生存和發(fā)展帶
來威脅。因此．應(yīng)當(dāng)通過分析金屬材料的磨損形式及磨損機理，找到相應(yīng)的解決方法，以此來降低由于金屬材料的磨損而帶來的危害，降低企業(yè)
的經(jīng)濟損失。本文以金屬材料的磨損為研究對象，針對金屬材料的磨損失效，運用摩擦學(xué)原理對其進行淺析，并提出改進防護措施。
金屬材料失效問題存在于各類材料中，它
直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)系到企業(yè)的信譽及生
存。金屬材料的失效分析和預(yù)防預(yù)測工作在工
業(yè)發(fā)展中占有十分重要的地位。而金屬材料失
效問題的處理和解決能力，代表了該國的基礎(chǔ)
科學(xué)的發(fā)展水平和管理的先進水平。腐蝕、斷
裂和磨損是金屬材料失效的主要形式，其中以
摩擦所導(dǎo)致的磨損失效最普遍，約占設(shè)備損壞
的70％，是機電材料失效的主要原因。
1．金屬材料磨損失效的危害
在金屬材料的使用過程中，不同金屬材料
副表面之間的相互接觸摩擦和相互運動是不可
避免的：而這種金屬的相互作用則會引起材料
表面的損耗，這種損耗就是本文要研究的摩擦
損耗。摩擦損耗往往會對金屬材料的尺寸、外形、
結(jié)構(gòu)及性能造成不同程度的影響。在工業(yè)機械
設(shè)備的運轉(zhuǎn)過程中，周圍環(huán)境相對而言較為惡
劣，條件苛刻，同時機械設(shè)備往往是高速運轉(zhuǎn)，
所以，在機械設(shè)備工作時經(jīng)常會有不少的雜物，
如粉塵、水汽和其他有害氣體，進入設(shè)備中，
之后會和設(shè)備中的金屬材料相互運動摩擦，如
果這些雜物不能及時地清除，那么就會發(fā)生設(shè)
備金屬材料的摩擦損失。如果這種磨損積聚到
一定程度，就會破壞設(shè)備各零件的相互協(xié)調(diào)運
作，降低設(shè)備的各項性能，更有甚者會導(dǎo)致意
外事故的發(fā)生，這不僅會損害企業(yè)的經(jīng)濟效益，
還可能危害從業(yè)人員的人身安全。
2．金屬材料磨損失效的基本形式
2．1磨粒磨損失效
磨粒磨損失效是由于金屬的磨粒磨損造成
的金屬材料相應(yīng)性能的損失，是材料磨損失效
的普遍形式。根據(jù)磨粒磨損過程中金屬材料磨
損表面所受的應(yīng)力和沖擊力不同，我們可將磨
粒磨損分為鑿屑磨損、擦傷磨損以及碾碎磨損。
通常情況下，在高應(yīng)力和硬磨粒的狀態(tài)下，會
出現(xiàn)鑿屑磨粒現(xiàn)象：而在磨損過程中，如果磨
粒硬度相對較小，則會劃傷金屬材料表面，使
得金屬材料上出現(xiàn)凸凹不平的現(xiàn)象，這種磨損
叫做碾碎式磨損：如果造成磨粒的應(yīng)力相對較
小，則會出現(xiàn)擦傷磨損。
2．2黏著磨損失效黏著磨損失效則是由黏
著磨損造成的金屬性能失效，而這種黏著磨損
則是一種較為復(fù)雜的磨損。一般情況下，如果
兩個相對滑動的金屬材料表面潤滑不良或者超
負(fù)荷工作，這就會造成金屬表面的應(yīng)力過高：
當(dāng)相對滑動的金屬表面的應(yīng)力達到一定程度時，
就會造成接觸面溫度急劇上升，致使金屬局部
熔化，在之后的冷卻過程中，接觸面會固相焊
接。當(dāng)金屬表面再次滑動時，足夠的切向力會
使得黏接點斷開，破壞金屬的摩擦表面，從而
會產(chǎn)生金屬磨屑，產(chǎn)生黏著磨損。
2．3疲勞磨損失效當(dāng)金屬材料的摩擦副表面
在相對滑動過程中，往往會忽略周期負(fù)荷的作
用，這在循環(huán)往復(fù)的工作回合中，會使得接觸
應(yīng)力增大，直到超過金屬材料的承受范圍，最
終導(dǎo)致金屬材料的變形以及其它各種失效現(xiàn)象。
在摩擦學(xué)中，疲勞磨損往往會被認(rèn)為是由長期
的周期負(fù)載造成的。長期的周期負(fù)載會使金屬
材料結(jié)構(gòu)變形，表面塑像變形，更有甚者會使
金屬表面出現(xiàn)裂紋。在彈力學(xué)中，金屬材料的
疲勞磨損則是十分嚴(yán)重的問題，必須快速有效
地解決疲勞磨損。
2．4腐蝕磨損失效在工業(yè)機械設(shè)備工作的過
程中，其中的金屬材料難免會和空氣及水汽等
介質(zhì)接觸，而金屬的活潑性又使得金屬極易和
這些介質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，這就
會造成金屬的腐蝕磨損。在腐蝕磨損中，腐蝕
物是不可避免的，而這些腐蝕物則會繼續(xù)產(chǎn)生
其他磨損，使得磨損重疊，加劇金屬材料的磨
損程度，產(chǎn)生更嚴(yán)重的失效。
2．5 微動磨損失效在機械設(shè)備的金屬材料
中，相對滑動的金屬材料很容易產(chǎn)生磨損，而
相對固定的金屬材料也會產(chǎn)生磨損，只不過磨
損情況相對較輕。在相對固定的金屬材料和副
材料的摩擦表面之間，往往會因為周圍環(huán)境的
影響產(chǎn)生接觸面微小的相對運動，而這種振幅
較小的相對振動則是產(chǎn)生微動磨損的原因。
3．金屬材料失效的防護
應(yīng)針對具體的金屬材料磨損失效， 掌握已
磨損報廢的零件及其磨屑， 查明該部件的摩擦
工況，包括摩擦副的運動形式、接觸形式、介
質(zhì)、速度、載荷、濕度、溫度、潤滑劑種類及
潤滑方式等， 了解失效發(fā)生時設(shè)備的使用情況
及日常維護保養(yǎng)情況。在掌握情況的基礎(chǔ)上，
對金屬材料磨損失效表面和磨屑進行仔細(xì)分析，
檢查磨損失效前后硬度和表面形貌等物理機械
性能的變化，根據(jù)表面磨屑形狀和磨損特征判
定磨損失效模式，確定失效是由外界偶然因素
引起的突發(fā)過程，還是在設(shè)計工況條件下運行
后的累計結(jié)果。對后者， 還需對磨損次表層進
行分析， 了解裂紋的形成部位及擴展方向，并
由此確定磨損的發(fā)生和發(fā)展過程。
對于有可能發(fā)生化學(xué)腐蝕磨損的部件， 則
需對磨損失效表面和磨屑進行化學(xué)分析。如有
必要，還應(yīng)進行零件磨損失效的模擬試驗。只
有認(rèn)真獲取上述信息，并進一步結(jié)合失效零件
摩擦學(xué)設(shè)計的合理性進行綜合分析，才能對導(dǎo)
致金屬材料磨損失效的主要原因和過程本質(zhì)有
深入的認(rèn)識，才有可能為磨損失效的預(yù)防提出
合理的改進措旎。一般而言，除了設(shè)備管理、
外界因素和潤滑劑變質(zhì)等因素之外， 引起金屬
零部件磨損失效的工藝和設(shè)計方面的因素主要
有：① 金屬零件的摩擦學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理；②
金屬零件的安裝或加工精度未達到要求；③摩
擦副材料或表面處理工藝選擇不當(dāng)。關(guān)于金屬
材料磨損失效的分析和失效的預(yù)防對我國工業(yè)
建設(shè)起著重要的作用。我們應(yīng)加大金屬材料失
效分析的力度，推動耐磨金屬材料的進一步研
發(fā)。
4．結(jié)語
金屬材料的磨損失效直接影響了金屬材料
的使用可靠性。我們需要認(rèn)真分析金屬材料磨
損失效的基本形式和具體機理，采用表面處理、
合理選材等防護措施，使金屬材料日益朝著抗

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