淺談金屬材料磨損失效及防護(hù)措施

張偉

（曲阜天博汽車(chē)零部件制造有限公司，山東 曲阜273100）

隨著社會(huì)生產(chǎn)力和工業(yè)科技的不斷發(fā)展，我國(guó)很多行業(yè)的發(fā)展都依賴(lài)于金屬材料，由此可見(jiàn)，金屬材料的質(zhì)量是促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)和重要因素。高質(zhì)量的金屬材料不僅能夠減少意外損失造成的成本負(fù)擔(dān)，還能夠高效的解決工作需求。而低質(zhì)量的金屬材料很容易發(fā)生工作意外，影響正常的工作計(jì)劃、進(jìn)度，在造成時(shí)間、成本損失的同時(shí)，還會(huì)激發(fā)企業(yè)矛盾，影響企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而影響金屬材料質(zhì)量的關(guān)鍵因素就是磨損失效，“磨損”顧名思義就是侵蝕、損耗、斷裂金屬材料，影響其使用功能的正常發(fā)揮。磨損在生產(chǎn)生活中最容易造成金屬材料損失失效，手的觸摸、零件的觸碰等都會(huì)造成磨損。因此，必須要對(duì)金屬材料磨損問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)業(yè)、有效研究，找出實(shí)用、合理的金屬材料保護(hù)措施，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)持續(xù)發(fā)展。

1 金屬材料磨損失效的現(xiàn)狀及危害

物理作用造成的磨損、化學(xué)侵蝕、受外部作用造成的斷裂是造成金屬材料失效的三大方式，金屬材料的磨損主要是受摩擦作用的影響，而在正常的生產(chǎn)過(guò)程中，金屬材料的使用離不開(kāi)零件、機(jī)器設(shè)備的摩擦作用，這就造成了金屬材料的必然磨損。而就相關(guān)的科學(xué)研究顯示，各行業(yè)因金屬材料磨損早期失效造成的成本負(fù)擔(dān)、經(jīng)濟(jì)損失一年加起來(lái)在上千億美元左右。而我國(guó)工業(yè)起步、發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，缺乏歷史經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備老化、原材料質(zhì)量問(wèn)題、金屬材料損耗大等問(wèn)題十分突出。尤其是鐵路、航空航天、冶金行業(yè)、交通運(yùn)輸、汽車(chē)、建筑等行業(yè)的發(fā)展，對(duì)金屬材料的依賴(lài)性是極大的，金屬材料的磨損失效問(wèn)題阻礙了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。磨損學(xué)中對(duì)金屬材料磨損失效的研究是十分專(zhuān)業(yè)的，金屬材料運(yùn)行時(shí)零件之間的相互磨損，運(yùn)營(yíng)環(huán)境中的粉塵顆粒、水蒸氣等造成的化學(xué)侵蝕，工業(yè)制造過(guò)程中產(chǎn)生的相關(guān)氣體對(duì)金屬材料的侵蝕等，都會(huì)造成金屬材料不可避免的磨損失效，主要表現(xiàn)在金屬材料材質(zhì)發(fā)生改變，不能繼續(xù)進(jìn)行工作；金屬材料結(jié)構(gòu)被破壞，不適合相配的零件；尺寸、外表被破壞，造成損耗等。而金屬材料的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)是靠零件之間的摩擦作用進(jìn)行的，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體、粉塵即使及時(shí)清理，在生產(chǎn)過(guò)程中還是避免不了其侵蝕，由此可見(jiàn)制定合適的金屬材料損失的有效解決措施是十分困難的。金屬材料一旦達(dá)到一定程度的損耗，就會(huì)影響設(shè)備的正常使用，而有些損失是無(wú)法挽回的。尤其是精密金屬儀器，它們存在的意義就是從事精密計(jì)算工作，金屬材料一旦發(fā)生損耗、失效，就會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致精密儀器無(wú)法從事工作。再者，對(duì)于大型機(jī)器設(shè)備來(lái)說(shuō)，金屬材料一旦發(fā)生磨損失效，就會(huì)影響大型機(jī)器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成大量的物資損失，嚴(yán)重者還會(huì)造成機(jī)器破壞、炸裂，對(duì)工作人員的人身安全在成威脅。因此，為更好的解決金屬材料磨損失效造成的危害，下文就對(duì)金屬材料磨損失效的成因展開(kāi)討論。

2 金屬材料磨損失效的成因及基本形式

金屬材料的磨損可以就其使用方法、工作環(huán)境進(jìn)行分類(lèi)，主要有外在顆粒造成的顆粒磨損、附著物造成的粘著磨損、過(guò)度使用造成的表面疲勞磨損三大基本磨損和化學(xué)物理腐蝕造成的腐蝕磨損、微動(dòng)磨損兩大特定環(huán)境下才能出現(xiàn)的磨損。

2.1 磨粒磨損

磨粒磨損和金屬材料的制作技術(shù)有關(guān)，磨粒顧名思義就是金屬材料表面上凸起的小顆粒、小硬物，金屬材料表面大多會(huì)存在一點(diǎn)硬質(zhì)顆粒，而這些凸起顆粒的大小、多少和金屬材料的質(zhì)量有關(guān)。高質(zhì)量、精致的金屬材料硬質(zhì)突出顆粒相對(duì)較少，對(duì)金屬材料的磨損也較少，而做工粗糙的金屬材料就會(huì)造成大面積的磨損。硬質(zhì)顆粒在與金屬材料進(jìn)行摩擦磨損的同時(shí)，受顆粒硬度不同，會(huì)造成金屬材料表面磨屑掉落、金屬材料表面出現(xiàn)劃痕、溝痕等現(xiàn)象。短時(shí)間內(nèi)的摩擦不會(huì)對(duì)相關(guān)設(shè)備的正常使用產(chǎn)生影響。

2.2 粘著磨損

粘著磨損顧名思義是由于金屬材料表面相互接觸，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦損耗。在相關(guān)設(shè)備進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，彼此接觸的金屬材料表面相互摩擦，而摩擦面積比磨粒磨損要大很多，從而產(chǎn)生大量的磨損碎屑，長(zhǎng)期積累囤積在金屬設(shè)備的空隙中，導(dǎo)致金材料磨損失效。面積越大，磨損的碎屑就越多。金屬材料越柔軟，內(nèi)部的密度越小，受摩擦力影響就十分容易產(chǎn)生摩擦碎屑，相反，金屬材料材質(zhì)越硬，密度就會(huì)越大，即使是受摩擦作用的影響也很難差生大量碎屑。由此可見(jiàn)，粘著磨損導(dǎo)致金屬材料磨損失效的關(guān)鍵是金屬材料的性質(zhì)。

2.3 表面疲勞磨損

表面疲勞磨損也可稱(chēng)作長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷磨損，超過(guò)金屬材料合適的運(yùn)營(yíng)時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生磨損。表面疲勞磨損是指金屬材料產(chǎn)品超過(guò)了規(guī)定的運(yùn)營(yíng)時(shí)間、周期，從而導(dǎo)致金屬材料表面因過(guò)度工作消耗產(chǎn)生的磨損。表面疲勞磨損的磨損失效是循序漸進(jìn)的過(guò)程，由于過(guò)度疲勞，金屬表面會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱、細(xì)微破損等現(xiàn)象，受外在物理作業(yè)的壓迫，磨損范圍逐漸增大，金屬材料嚴(yán)重?fù)p耗，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，嚴(yán)重者會(huì)造成設(shè)備報(bào)廢，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生重要影響。

2.4 腐蝕磨損

腐蝕磨損是指金屬材料受周?chē)h(huán)境影響，產(chǎn)生的水蒸氣腐蝕、化學(xué)反應(yīng)等，對(duì)金屬材料造成磨損，造成金屬材料物質(zhì)減少、性質(zhì)改變等現(xiàn)象。腐蝕磨損與金屬材料的工作環(huán)境息息相關(guān)，雖然只有滿(mǎn)足一定條件時(shí)才會(huì)產(chǎn)生腐蝕磨損，但引起的磨損反應(yīng)是一連串的。磨粒磨損中的硬質(zhì)顆粒，常常是由腐蝕磨損造成的，從而造成金屬材料磨損失效的進(jìn)一步加速。因此，要對(duì)腐蝕磨損有一定的重視，盡可能的減少其觸發(fā)條件，減少金屬材料的損耗。

2.5 微動(dòng)磨損

微動(dòng)磨損和腐蝕磨損一樣，都需要一定的觸發(fā)條件，其產(chǎn)生也都會(huì)引起磨粒磨損的產(chǎn)生。微動(dòng)磨損是受外界負(fù)荷的影響，產(chǎn)生的摩擦作用，從而使金屬材料產(chǎn)生大量碎屑和突出的硬質(zhì)顆粒，而硬質(zhì)顆粒和磨損碎屑的出現(xiàn)又會(huì)造成金屬材料的進(jìn)一步磨損，造成設(shè)備空隙阻塞，影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 防護(hù)金屬材料磨損失效的措施

3.1 對(duì)金屬材料定期進(jìn)行保養(yǎng)

金屬材料在使用過(guò)程中避免不了摩擦接觸，金屬材料的損耗是正常現(xiàn)象。而我們要做的就是對(duì)金屬材料進(jìn)行定期、合適的保養(yǎng)，盡可能的將材料磨損降到最小化，延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命。在保障相關(guān)設(shè)備安全性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、工程正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 強(qiáng)化金屬材料的表面和結(jié)構(gòu)

在金屬材料產(chǎn)生損耗時(shí)，金屬材料的尺寸、光滑程度、大小發(fā)生改變。因此，我們可以從這些方面下手，選擇合適的、摩擦力相對(duì)較小的尺寸、質(zhì)量、表面光滑程度，盡可能的減少材料損耗，減少成本支出，提高生產(chǎn)效率。

3.3 良好工作環(huán)境的提供

金屬材料的外部環(huán)境會(huì)材料造成物理?yè)p耗、化學(xué)侵蝕等，例如，在粉塵較多的環(huán)境下，會(huì)造成金屬材料空隙的堵塞，加大金屬材料運(yùn)行過(guò)程中的摩擦力，造成材料損耗。而濕潤(rùn)、水分較多的環(huán)境，會(huì)對(duì)簡(jiǎn)述材料造成化學(xué)侵蝕，改變材料的性質(zhì)，其硬度、耐性都會(huì)受到影響。因此。我們要盡可能的選擇合適、整潔的工作環(huán)境，減少外部環(huán)境造成的金屬材料損耗。

4 結(jié)論

航空運(yùn)輸、冶金、建筑行業(yè)、車(chē)輛行業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)金屬材料的支撐，而金屬材料的磨損失效是相關(guān)企業(yè)發(fā)展共同面臨的問(wèn)題。因此，我們從金屬材料磨損失效的原因出發(fā)，根據(jù)原因制定合適的防護(hù)措施，減少由于材料損耗失效造成的進(jìn)度延誤、成本增加等問(wèn)題，保證行業(yè)設(shè)備的性能和安全性，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。