破碎機(jī)耐磨部件磨損失效現(xiàn)象的要點(diǎn)分析

劉洋

摘 要：礦山施工過(guò)程中需要應(yīng)用破碎機(jī)，它能夠提高煤礦產(chǎn)量，減少機(jī)械設(shè)備的損耗，在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上節(jié)省了企業(yè)的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。本文就破碎機(jī)耐磨部件磨損失效現(xiàn)象的要點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：破碎機(jī);耐磨部件;磨損失效

1 金屬材料的磨損機(jī)理

1.1 粘著磨損

機(jī)械加工后的零件經(jīng)常存在粘著劑磨損。粘著劑磨損的意思是在滑動(dòng)摩擦過(guò)程中，摩擦副接觸表面局部金屬粘著，粘著處很容易在之后的相對(duì)滑動(dòng)中損壞，使得金屬碎粒從零件表面脫落或零件表面擦傷。當(dāng)相互作用的表面接觸時(shí)，接觸只發(fā)生在幾個(gè)單獨(dú)的微小凸尖上，并且由于接觸面小，發(fā)生在接觸面積上的應(yīng)力很大，導(dǎo)致接觸表面塑性變形，表面膜層被金屬流動(dòng)破壞，使金屬原子直接接觸產(chǎn)生鍵合，形成冷焊點(diǎn)，即引發(fā)了粘著。在相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中，粘著處受損，金屬屑粒從零件表面脫落。粘著磨損通常分為三個(gè)階段：磨合、穩(wěn)定磨損和劇烈磨損。

1.2 磨料磨損

一般磨料磨損是指較硬的磨料與摩擦表面接觸運(yùn)動(dòng)，使得表面材料損耗。在工業(yè)生產(chǎn)中，磨料的磨損會(huì)增加材料的消耗，似乎磨料磨損造成的磨損失效占了超過(guò)一半的比例[1]。

1.3 表面疲勞磨損

表面疲勞磨損就是當(dāng)兩接觸面滾動(dòng)、滑動(dòng)或滾動(dòng)滑動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)由于作用在摩擦表面微觀體積上周期性的接觸載荷或交變應(yīng)力，導(dǎo)致表面以及亞表面因疲勞產(chǎn)生裂紋，最終造成材料損耗。表面疲勞磨損裂紋會(huì)在表面和亞表面上發(fā)生，并且沿著與表面平行或垂直的方向延伸，最終導(dǎo)致表面材料會(huì)以細(xì)片狀剝落，出現(xiàn)麻點(diǎn)或痘斑形狀的剝落坑。

1.4 腐蝕磨損

在摩擦過(guò)程中，摩擦副之間或者摩擦副表面以及環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)形成腐蝕產(chǎn)物，由于腐蝕產(chǎn)物的形成和脫落而導(dǎo)致的磨損就是腐蝕磨損。腐蝕磨損可以分為化學(xué)腐蝕磨損和電化學(xué)腐蝕磨損兩類。化學(xué)腐蝕磨損中最重要的就是氧化磨損。當(dāng)摩擦副進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，凸起的部分與另一方摩擦接觸產(chǎn)生塑性變形，空氣中的氧氣進(jìn)入到塑性變形層中，形成氧化膜。但是由于氧化膜的強(qiáng)度較低，所以當(dāng)發(fā)生第二個(gè)凸起時(shí)會(huì)剝落并露出新的表面，新表面被氧化又形成氧化膜，然后剝落。如此重復(fù)后，機(jī)械零件的表面逐漸磨損，最終零件失效。

2 破碎機(jī)工作原理

顎式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)多樣，但工作原理相同，即利用動(dòng)鄂板的周期性運(yùn)動(dòng)破壞物料。當(dāng)動(dòng)顎板繞懸掛心軸向固定顎板擺動(dòng)時(shí)，兩個(gè)顎板之間的物料就會(huì)受到壓碎、分裂等綜合作用。初期，壓小，使物料體積變小，物料相互擠壓;當(dāng)壓力超過(guò)物料最大承受限度時(shí)就會(huì)發(fā)生破裂。相反，當(dāng)動(dòng)顎板離開固定顎板向相反方向擺動(dòng)時(shí)，物料依靠重力向下運(yùn)動(dòng)。由于動(dòng)顎板的每次周期運(yùn)動(dòng)都會(huì)擠壓物料并向下排送。若干周期后，破碎的物料通過(guò)排料口排出機(jī)外[2]。

3 影響磨損的主要因素

3.1 零件的形狀

不同結(jié)構(gòu)和形狀的顎板，其熱處理的力學(xué)性能、內(nèi)部的金相組織有所不同，耐磨性也有較大的差別。顎板越厚，越難淬透，抗磨損性能也就越差。由于顎板的內(nèi)部抗磨損性低于表面，所以厚度較大的顎板只能通過(guò)有效的鑄造和熱處理工藝來(lái)改善這一問題，但這種方法很難大幅提高顎板的抗磨損性能，最好的辦法是在不改變顎板的強(qiáng)度基礎(chǔ)上，優(yōu)化顎板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣既可以提高顎板的利用率，又可減少結(jié)構(gòu)對(duì)熱處理性能產(chǎn)生的影響，防止顎板的耐磨性能降低。

3.2 零件的選材

通常，顎板越硬，耐磨性越高。為了提高顎板的耐磨性，有必要增加硬度，但是硬度增加，顎板的抗沖擊韌性將降低。那么如何平衡好顎板硬度和抗沖擊韌性對(duì)于提高顎板的耐磨性十分重要。當(dāng)前破碎機(jī)耐磨部件常用的材料有高錳鋼、高鉻鑄鐵和低碳合金鋼。高錳鋼具有出色的韌性，優(yōu)異的工藝性和低廉的價(jià)格，它能夠在沖擊或接觸應(yīng)力的情況下迅速產(chǎn)生加工硬化，加工硬化指數(shù)比其他材料高出五到七倍，耐磨性大大提高。但是，如果在使用過(guò)程中沖擊力不足或接觸應(yīng)力較小，則無(wú)法快速加工硬化，那么高錳鋼的耐磨性無(wú)法充分發(fā)揮。高鉻鑄鐵具有良好的抗磨性，但韌性低，容易脆性斷裂。低碳合金鋼是含有鉻、鉬等多種元素的合金結(jié)構(gòu)鋼，具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的韌性的特點(diǎn)，基體結(jié)構(gòu)為馬氏體、貝氏體以及兩者復(fù)合組織[3]。

3.3 破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)

優(yōu)化破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)可以使得動(dòng)顎板具有出色的運(yùn)動(dòng)性，可以減少磨損并提高加工處理能力。合理設(shè)計(jì)破碎腔可以減少堵塞情況的發(fā)生，減慢動(dòng)顎板的磨損速度。因此，在設(shè)計(jì)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)時(shí)，需要注意破碎腔的設(shè)計(jì)。破碎腔的形狀和尺寸必須滿足一定的要求。首先，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入破碎腔的物料不能多于能夠破碎和排出的物料，否則機(jī)器會(huì)超負(fù)荷和堵塞;其次，物料必須均勻地分布在破碎腔中，確保機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)行;接著，為提高破碎效率并防止堵塞和過(guò)度破碎，要保證破碎的物料可以從破碎腔中順利排出;最后，確保產(chǎn)品的細(xì)度和形狀是立方體，破碎型的破碎機(jī)的破碎腔下方應(yīng)設(shè)計(jì)平行區(qū)。

3.4 破碎機(jī)給料情況的影響

給料情況包括：入料粒度、硬度及破碎機(jī)的給料方式。物料的入料粒度和硬度與破碎機(jī)是否出現(xiàn)積料和顎板打擊物料所受到的碰撞沖量息息相關(guān)，破碎機(jī)的給料方式不同會(huì)導(dǎo)致物料到顎板的落差不同，對(duì)顎板打擊物料產(chǎn)生的碰撞沖量產(chǎn)生影響。顎板重量不變，顎板的碰撞沖量與物料質(zhì)量和落差成正比，而碰撞沖量與顎板耐磨性息息相關(guān)。另外，物料不能含水量太高，否則物料容易粘成一團(tuán)，造成積料，加快顎板的磨損，減少使用壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

礦山施工過(guò)程中難免會(huì)遇到磨損失效問題，這時(shí)候就需要對(duì)磨損機(jī)理進(jìn)行研究，不斷尋找降低磨損的方法，將企業(yè)的損失降低到最小。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃冬明，范秀敏，武殿梁，等.擠壓類破碎機(jī)破碎產(chǎn)品粒度分析[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2008（05）：207-213.

[2]程相文，于巍.考慮物料層作用液壓圓錐破碎機(jī)動(dòng)力學(xué)分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2018（7）：172-175.

[3]劉耀光.新型破碎機(jī)常見故障解決方案[J].包鋼科技， 2019（5）：12-15.