機加設備滑動部件常見研傷故障分析與修復

朱學輝 李海峰

摘 要：分析闡述機床滑動部件研傷故障的原因及預防解決方法。

關鍵詞：研傷、摩擦副、油膜、滑動軸承、導軌、短段熱焊法、激光熔覆技術

金屬加工設備中滑動部件的研傷問題普遍純在于各種加工設備中，無論是普通設備還是數控設備，普通潤滑狀態還是靜（動）壓部件都會伴隨著研傷問題的出現，此類故障會破壞機床的加工運行精度，同時影響機床的使用壽命，嚴重時能使滑動件終止運行。特通過此文章與大家共同分析、探討研傷的發生原因后果及解決方案。

機床上常見的研傷，按產生的原因主要可分為兩種類型：一是粘著磨損型研傷，另一種是磨粒磨損型研傷。現就這兩種類型研傷產生的原因、預防措施及修復方法，做以具體分析。

1.粘著磨損型研傷：磨擦副在相對運動時，由于互相磨擦，接觸表面的材料從一個表面轉移到另一個表面，致使磨擦表面產生了劃痕與溝槽，稱為粘著磨損型研傷。

1.1.粘著磨損型研傷的產生過程：滑動表面從微觀的角度講也是凸凹不平的，當兩個磨擦表面接觸時，由于接觸應力的存在表面產生彈性、塑性變形，使接觸面積逐漸增大，長期在這種情況下運行，金屬接觸表面上將出現牢固的粘著點。接觸點由于摩擦因素繼而會產生粘著、撕脫、粘著、撕脫的循環過程，使接觸表面的材料從一個表面轉移到另一表面上，從而使其中一個表面（或兩個表面）上形成劃痕，也就是形成粘著磨損型的研傷。

1.2.粘著磨損型的研傷常見場合：在機床運行初期，軸和滑動軸承處于摩合期的磨損； 凸輪副、蝸桿副、齒輪副間的摩擦表面；機床的滑板與導軌在缺乏潤滑油而導致干磨擦時常會產生此類研傷；軸與滑動軸承當潤滑不良而出現的“抱軸”，大都會產生這種研傷；大型機床的導軌缺油引起的大面積研傷也會產生咬死。

1.3.粘著磨損型的研傷的影響因素及預防措施：

1.3.1.潤滑因素：磨擦表面若始終保持足夠強度潤滑油膜，就可以有效防止和控制粘著磨損型研傷的產生和發展。另外合理的選用潤滑油可以保證潤滑油膜吸附能力及油膜強度，提高抗研傷的能力。

1.3.2.壓力因素：粘著磨損型研傷，一般是隨著壓力的增大而增加，所以使用機床時，要避免超負荷運行。另外，機床在大修理時，其導軌進行淬火處理也有很大效果。

1.3.3.溫度的因素：在摩擦過程中所產生的熱量過高時會破壞潤滑油膜，使金屬接觸表面形成干摩擦或半干摩擦；重者，會使材料處于回火狀態而降低材料硬度，可見，選用熱穩定性高的材料或加強冷卻等措施，是防止因溫度而導致粘著磨損型研傷的有效方法。

1.3.4.滑動速度的因素：在壓力一定的情況下，滑動速度小，形成潤滑油膜的作用就減小，根據機床的使用規范合理地選擇滑動速度可以防止產生粘著磨損型研傷的傾向發生。

1.3.5.表面粗糙度的因素：一般說來，摩擦副表面光潔度越小，抗粘著磨損型研傷的能力就越大。但摩擦副表面光潔度降得過低，潤滑劑儲存于摩擦面之間的環境變差，又易導致研傷，所以當機床導軌上的花紋（即鉗工刮研紋路）磨損后，在機床維護保養時，常常重新在上刮研上花紋，以便于儲油，預防研傷。

2.磨粒磨損型研傷：

磨粒磨損型研傷的產生機理： 硬顆粒進入兩摩擦表面之間后受到兩個力的作用，垂直于表面與平行與表面的力。硬顆粒在前者作用下刺入表面，而在后者作用下產生切向運動，留下劃痕和溝槽，即研傷。主要原因在于意外磕碰滑動面原及因外物進入滑動表面。

磨粒磨損型研傷的預防：

2.1.防止摩擦副表面磕傷碰傷：如已發生碰傷情況可以對產生的凸起和毛刺用油石或刮刀及時修平；對出現的凹坑要盡可能修補。

2.2.保持防護罩完好，一旦發現硬顆粒或雜物進入摩擦面之間，應立即排除，并查明原因防止研傷產生或擴展。

3.常見研傷的修復方法：

3.1.滑動軸承與軸的修復：

滑動軸承表面被研傷后，首選的修復方案應是油石刮研方法修復。當軸頸有研傷后，可在強度允許的情況下磨削軸頸、更換滑動軸承的方法。條件允許的情況下建議采用冷焊接技術，軸頸修復后，根據修復后軸頸尺寸重新配做滑動軸承（或軸套）。

3.2.機床導軌的修復：

對于機床導軌的輕微研傷和擦傷，只要用刮刀或油石修復，即可繼續運行。而對膠合性研傷，面積不大時則可采用焊補或充填粘補（如可賽新等粘接材料）的方法來修復。如研傷表面過大且研傷嚴重者則需通過精刨、精磨或粘板、鑲板等方法修復。

需要注意的是在采用冷焊修復研傷導軌時，焊后粗打磨時會發現導軌上有較多小圓氣孔，這是導軌研傷處吸油過多所致。導軌雖經除油并且是預熱后施焊，但在焊接高溫下，油脂會從母材深處虹吸上來，而冷焊法的冷卻速度大，氣體來不及逸出而滯留于焊縫中以致形成氣孔。為此，除油是個關鍵步驟，為此宜采用短段熱焊法焊接。

短段熱焊法：即將施焊的焊段預熱至600-700℃，再施補焊，再預熱下一個焊段（600-700℃），再施焊，以此類推。由于每個焊段長度控制在25-40mm，且焊接前預熱溫度高，能及時徹底清除虹吸上來的油脂，因此焊縫磨削后幾乎不會產生氣孔等缺陷，短段熱焊法修復導軌研傷的分散退步施焊焊序及焊接方向如圖所示。

短段熱焊法修復工件，工件的整體溫度仍較低，屬冷焊范疇，該方法要求氣焊工緊密配合，預熱和施工交替進行，再加上錘擊，緩冷保溫等，操作較繁瑣。

另外逐漸興起激光熔覆技術是一項先進的特殊技術，其原理為通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結合的添加熔覆層，加工過程中熱影響區和熱變形小，不改變基材內部金屬性能。與堆焊、噴涂、電鍍相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結合好、適合熔覆材料多等特點。能較好的運用于高精設備核心部件的磨損研傷修復工作。

作者簡介：

朱學輝（1976.10-），漢族，黑龍家省哈爾濱市人，哈爾濱電機廠有限責任公司，工程師，大專學歷，機械制造工藝及裝備