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机械压铸件防止或抑制磨损的对策

2018-03-12 08:13:32
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工程机械中有许多零部件,例如:活塞环与汽缸套、轴与轴承、蜗杆与蜗轮、电别与滑环、齿轮、导轨、密封件、离合器、制动器、泵、螺栓等等,它们在使用过程中都会发生尺寸、形状或材料、组织性能等的变化,使其丧失既定的功能而不能正常工作,这种现象称谓失效。失效有三种主要方式,即断裂、腐蚀和磨损。据有关资料统计,其中磨损失效要占75%以上,每年仅更换备件的费用就相当可观。

压铸件磨损是由于在运动过程中固体表面受到接触物体的机械作用而引起的材料位移及逐渐脱落,造成尺寸、几何形状、配合间隙的变化,导致损伤的一种损坏过程。磨损失效的表现是重量减轻、尺寸和形状改变、组织性能变化,效率下降、能源消耗增加、甚至弓}出故障及严重事故。更换磨损失效的零部件需要消耗大量的人力、物力、财力及能源,经济损失很大。如果再考虑因更换磨损失效的零部件造成的停产损失,那么经济损失就更大了。

随着近代工业的飞速发展,各种机械的速度、负荷、精度及自动化程度愈来愈高,有的机械还需要在特殊工况下运行,因此磨损失效的问题愈来愈趋向严重,愈来愈突出。如果我们运用目前掌握的摩擦学知识来防止或减小磨损,延长零部件的工作寿命,就可大大节约人力、物力、财力和能源,提高经济效益和社会效益。为此目的,需要对容易磨损失效的零部件进行分析,通过深入了解零部件磨损的发生过程,结各它所服役的工作系统各参量对磨损的影响,找封磨损失效的特征、规律和原因,从而,为以后合理选择耐磨材料、正确制定制造工艺、采取适当的补救和预防措施提供了信息。

因此,磨损失效分析是揭露材料的磨损机理、揭示不同磨损系统中零部件的磨损过程、丰富磨损理论,研究和解决磨损问题的前提和关键;是指导工程机械产品进行强度设计和摩擦学设计,合理选用耐磨材料的可靠依据;是获得高精度、高质量的产品,尽可能减少材料和能源损失,延长使用寿命,保证安全可靠的有力措施;是把工程机械设备维护保养工作提高到一个新水平的有效方法。磨损失效分析是工程中一个十分重要的问题。

要对零部件进行磨损失效分析,找出防止或抑制磨损的对策,必须先研究磨损型式及其机理。

按不同的磨损机理,磨损的基本型式主要有粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。但是,材料实际磨损过程往往不是一种机理起作用,不只是出现单一的磨损型.式,而是几种机理的综合作用,不同型式的磨损可以单独发生、相继发生或同时发生,有许多现象常常是基本磨损型式的复合、派生和转化。

1.粘着磨损当摩擦副相互接触并作相对运动时,由于表面凹凸不平,实际上只是峰顶接触。峰顶压力很高,足以引起塑性变形。铝压铸件在接触的一瞬间,表面膜由于基体材料、的变形而破裂,暴露出净洁的表面,在压力作用下表面温度增高,导致接触区发生牢固的粘着或焊合。在相对滑动情况下,受切向力作用,粘接点被剪切,塑性材料就会转移到另一工作表面上。此后出现粘着一剪断一再粘着的循环过程,形成了粘着磨损。粘着程度不同,出现的磨损也不同。根据表面破坏程度,粘着磨损可分为:涂抹、擦伤、胶合和咬死四种类型。粘着磨损的磨损量与滑动距离成正比,与载荷成正比,而与较软材料的屈服极限(或硬度)成反比。粘着磨损通常发生在高速、重载、高温或润滑剂使用不当的情况下,例如:活塞环与汽缸套、轴与轴承、蜗杆与蜗轮、液压泵缸体与配流盘、丝杠与螺母、滑动导轨以及齿轮等等。

2.磨料磨损磨料磨损是最普遍的一种磨损型式,机械零件中大约有50%以上的磨损是磨料磨损。

凡是由硬质物体或硬质颗粒的切削或刮擦作用引起表面材料脱落的现象均称谓磨料磨损。它是由三种情况引起的:1)发生于直接在泥砂、岩石或灰渣等磨料中工作的零件;2)外来的坚硬颗粒,如磨屑、铁末、灰砂、尘土等,在摩擦副界面间滑动造成的,破坏了摩擦表面;3)是粗糙而坚硬的表面在较软表面上滑动造成的损伤。

磨料磨损可分为三种型式:1)凿削式磨料磨损,这是磨料颗粒对材料表面产生高应力碰撞或冲击的结果;2)高应力碾碎性磨料磨损,它是磨料颗粒与金属表面接触处的压应力大于磨料的压溃强度,使金属表面被拉伤;3)低应力擦伤性磨料磨损,由于磨料顺粒作用于表面的应力不超过磨料的压溃强度,磨料完整不碎,所以磨料只能使金属表面产生擦伤。

磨料磨损机理存在着三种假说,即磨损是由于磨粒在金属表面上发生微量切削过程所引起的微量切削假说;磨料颗粒作用在表面层产生交变接触应力导致表面疲劳破坏的一疲劳破坏假说;以及对于塑性比较大的材料,磨料颗粒在力的作用下,压入材料表面而产生压痕的压痕假说。

磨料磨损通常发生在工程机械的执行机构、工作装置中,如挖掘机的斗齿、斗前壁,推土机的主刃,混凝土搅拌机的叶片,松土器耙齿等。有些滑动轴承,轴、销、套筒、活塞环和导轨等零件也会发生磨料磨损。

3.疲劳磨损当两接触表面作滚动或滚动滑动复合摩擦时,铸铝件在交变接触应力作用下,使表面产生点蚀或片状剥落的现象称谓疲劳磨损。表面产生疲劳瘩损的原因主要有两种假说:一种是在滚动接触过程中,表层材料受到反复作用的接触应力而引起表层塑性变形,导致表面硬化。疲劳磨损可分为非扩展性和扩展性两种,它主要发生在滚动轴承、齿轮及凸轮等零件上。

4.腐蚀磨损在摩擦过程中,金属与周围介质,例如空气中的氧或润滑油中的酸或腐蚀性成分等发生化学或电化学反应,引起材料脱落的现象称谓腐蚀磨损。它包活氧化磨损、气蚀等。发动机的轴承、汽缸等零件会经常发生腐蚀磨损。


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