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谈机械零件的磨损特点与预防措施
来源:农机使用与维修  作者:佚名  2018-01-03 12:50:09

    摘要:磨损是机械零件表面损伤最主要的失效形式,分析了机械零件的磨损特点,提出了预防和减少磨损的措施。

    零件是组成机器的最小单元,零件表面损伤失效,如零件的尺寸、形状、表面质量和材料性质发生变化时,必然导致机器性能变坏,产生故障,使机器不能进行正常的作业。机械零件表面损伤失效是比较常见的,有磨损、疲劳、腐蚀、变形等,造成零件尺寸变化超过了允许值,或造成零件表面损伤而失效,其中磨损是表面损伤最主要的失效形式。如果我们掌握零件的磨损规律,适当地采取相应的措施,可以降低零件的磨损速度,从而提高机器的耐久性和可靠性。因此,研究机械零件的磨损情况,对延长机器的使用寿命具有重要意义。
    1 零件的磨损
    机器工作时,动配合副(或称为摩擦副)其工作表面由于相互接触面之间的摩擦作用,使零件表面逐渐磨耗,其尺寸及几何形状逐渐变化,变化量增长到配合副的工作出现异常,这就是零件已经磨损的具体表现。常见的磨损可分为四种。
    1.1磨粒磨损
    摩擦面间存在的磨粒类似金属磨削过程的磨损,叫做磨粒磨损。机器的负荷和速度越高,磨损的强度越高。零件的机械性能好,表面硬度和粗糙度好时,抵抗磨粒磨损的能力也强。
    1.2抓粘磨损
    零件之间发生运动时,如果摩擦表面某些接触处压力过大,润滑油膜挤破,由于高温使接触表面熔焊在一起,一般称为抓粘。在相对运动中,熔焊在一起的部分又被撕开,产生零件表面的破坏,称为抓粘磨损。一般说来,机器在正常状态下工作,不易产生抓粘磨损,产生抓粘磨损的典型件是缸套和活塞,一般说的拉缸就是其中的一种。拉缸一般是新车或大修后的车容易发生。抓粘磨损的产生,取决于材料的塑性(塑性愈大愈容易产生抓粘)、工作条件(如工作温度、压力、摩擦速度、润滑条件等)和配合件的表面粗糙度。抓粘磨损造成零件的损坏是相当严重的,应尽量避免。
    1.3腐蚀磨损
    由于在摩擦表面存在化学腐蚀介质(氧及酸性物质)而引起的零件表面磨损,称为腐蚀磨损。腐蚀是由于金属和外部介质起的化学或电化学作用而造成的。腐蚀按性质可分为两类:一是化学腐蚀,它是金属与外部介质直接起化学作用,不产生电流,腐蚀的产物常直接生成于发生反应的地方;二是电化学腐蚀,产生电化学腐蚀必须具有电解液和电位差两个条件。一般机器的零件用合金材料制成的比较多,所用的材料不是由单一元素构成的。在一个零件上,有不同金属,就容易产生电位差,如果周围潮湿或有水蒸气存在,就构成了有电解液的条件,一般零件上生有铁锈,就是电化学腐蚀的结果。化学腐蚀常伴随摩擦过程而存在。金属零件表面氧化是普遍存在的。在氧化过程中,氧的扩散与金属的塑性变形是互相促进的。氧化腐蚀磨损与其它磨损过程比较,是一种较为缓慢的过程,零件表层形成一层氧化膜能起保护作用。
    1.4麻点磨损
    齿轮、滚动轴承等进行滚动摩擦的零件表面,由于疲劳剥落而形成小凹坑状的磨损,称为麻点磨损。一般齿轮从发生麻点磨损到全部破坏,还可以用几百个小时,才能达到不能使用的程度。
    机器上有很多零件是由于产生麻点磨损,使零件的抗疲劳降低,从而导致疲劳损坏。麻点损坏的特征,首先产生微观裂纹,在润滑油油楔的作用下产生应力集中,从而加速裂纹的扩大,最后使表层金属剥落形成凹坑(麻点)。麻点磨损的速度与材料的机械性质、接触面的单位压力及载荷循环次数等因素有关。容易产生塑性变形的材料,接触面单位压力越大,循环次数越多,越容易造成麻点损坏。

    2 减少磨损的措施
    2.1减少磨粒磨损的措施
    (1)主要是要阻止磨粒进入摩擦副之间。在机器进行拆卸修理或换件维修时,要注意选择洁净的场所进行。为避免和减轻车辆零件的磨粒磨损,在修理过程中应特别注意燃油、空气和润滑油的滤清程度,装配时要认真清洗零件,严防带人金属屑。(2)可对易发生磨损的机械零件进行表面改性处理,如激光、淬火、镀铬、渗碳、渗氮等,可以提高零件的表面硬度,减少零件的磨料磨损。
    2.2减少抓粘磨损的措施
    (1)保证两摩擦表面间具有易剪切的薄膜。润滑油能以油膜的形式吸附在任何形状的摩擦表面上,并能渗透到摩擦表面的显微孔隙中储存,因此油膜能承受很大的工作压力而不破坏,要求润滑油必须有合适的茹度。(2)正确选择合适的摩擦副配对材料。选择互溶性小的材料配对组成摩擦副,粘着倾向小,不易发生粘着磨损。另外,可以对零件进行表面改性处理,如电镀、表面化学处理、表面热处理等,使摩擦面生成互溶性很小的保护层,也能有效防止粘着磨损的发生。
    2.3减少腐蚀磨损的措施
    对易发生腐蚀磨损的零件进行表面改性处理,通过镀铬、镀锡、覆盖油漆、塑料非金属层、激光熔覆等,获得防腐蚀保护层,或通过零件发蓝、磷化等工艺,在零件表面生成一层致密的保护膜,可减缓零件的腐蚀磨损。
    2.4减少麻点磨损的措施
    (1)提高零件表层材料的品质,减少零件表面的缺陷,如软点、拉沟、划伤、凹坑和腐蚀坑等,这些地方都可能成为裂纹的发源地。(2)通过喷丸、激光表面冲击、表面渗碳渗氮等表面改性工艺,使零件表面获得残余压应力,从而提高零件的抗麻点磨损能力。
 

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