機械設備金屬材料的磨損失效及防范策略研究

王宏宙

（青島西海岸新區市場監督管理局，山東 青島 266500）

在日常的使用過程中，機械設備金屬材料發生的磨損是一種常見現象，我們需要對此進行認真分析，并采取相應的有效措施來減少其磨損，進而減少由此而來的經濟損失。

1 關于機械設備金屬材料磨損的主要危害

所謂機械設備金屬材料的磨損是指，在運動過程中機械設備金屬材料的各個組成部分由于互相的作用發生摩擦，并導致不斷磨損金屬材料的表面，使其原本的質量和形態以及尺寸等重要要素發生了改變，進而損害了機械的性能以及材料的耐用度。只要運行的時間較長，機械設備金屬材料都會發生磨損，這是必然的自然規律，此外，在日常運行中，機械金屬設備往往處于各種不同的環境中，在工作過程中其周圍可能會長時間存在各種物質比如細小的固體顆粒，空氣中也有水汽或其他化學氣體也會腐蝕機械金屬設備，時間長了就會損害金屬設備。對于機械設備金屬材料來說，它的磨損是不可避免的，過多過大的磨損會對機械金屬設備的工作效率產生嚴重的影響，甚至會使機械金屬設備發生報廢，進而影響到日常生產，也會讓經濟上出現了大量的損失。由于我國開始工業科技革命的時間較晚，在將西方先進科技引入后，自身的技術發展一直處于世界發達國家之后，在日常的生產工作中就直接體現出了先進技術的差距，相比于先進的工業化國家，我國的機械設備金屬材料發生磨損的程度要更高。這一問題也直接阻礙了我國制造業發展水平的提高，也使經濟方面出現了較大的損失。

2 金屬材料磨損失效的主要類型

2.1 磨粒磨損

所謂磨粒磨損，是指金屬材料表面的硬質顆粒或硬質突出物之間發生摩擦，而使金屬材料表面出現的一種磨損。按照金屬材料摩擦表面承受的不同應力以及沖擊力的情況，可以把磨粒磨損分為擦傷式磨損和鑿屑式磨損以及碾碎式磨損三種形式。鑿屑式磨損是指金屬材料能承受較大的應力且有著硬磨粒；碾碎式磨損是指金屬材料能承受較大的應力，而磨粒的硬度減少；擦傷磨損是指金屬材料表面能承受較小的應力而發生的磨損。其中，如果發生碾碎式磨損，金屬材料表面會形成劃傷，造成金屬材料表面光度降低且會形成溝痕。

2.2 腐蝕磨損

所謂腐蝕磨損，是在相互摩擦的過程中，金屬材料表面和周圍環境中的介質出現了化學反應或者電化學反應，而讓金屬表面出現的一種物質損失。一般在特殊情況下才會出現腐蝕磨損，在腐蝕磨損的過程中，金屬材料的表面會出現腐蝕，進而會形成磨粒磨道。腐蝕物在腐蝕磨損中會繼續帶來其他的磨損，造成重疊磨損現象，從而進一步加劇金屬材料的磨損程度，導致更為嚴重的失效。

2.3 黏著磨損

所謂黏著磨損，是指金屬材料互相接觸的表面在出現摩擦副相對運動過程中，由于固相焊合作用造成接觸面出現的一種磨損。黏著磨損會讓金屬材料出現磨屑，進而影響設備的性能。相對滑動距離和負載以及金屬材料本身的硬度等都會導致黏著磨損的發生。其中，相對滑動有著越大的距離，越大的負載，就會出現越嚴重的黏著磨損度。就金屬材料的硬度而言，其有著越高的硬度，就會有越小的黏著磨損度。

2.4 微動磨損

對于機械設備的金屬材料來說，相對滑動的金屬材料很容易發生磨損，相對固定的金屬材料也會出現一些磨損，然而這些是比較輕微的磨損。在相對固定的金屬材料和副材料的表面出現摩擦時，受周圍環境的影響會出現一些細微的相對運動，這種較小幅度的相對振動會形成一些輕微的磨損，就是一種微動磨損。

2.5 疲勞磨損

所謂疲勞磨損，是指在交變接觸壓應力的作用下，相互接觸的金屬材料部件表面由于疲勞而出現的一種物質損失。就摩擦學理論而言，之所以出現疲勞磨損，主要是在周期性負載作用下，金屬材料出現了重復變形，這樣就會讓金屬材料表面形成硬化以及塑性變形。金屬材料發生疲勞磨損會讓其表面出現裂紋，進而影響金屬機械部件使其出現嚴重的損壞以及碎裂等現象。

3 對機械設備金屬材料磨損失效的相關分析

3.1 關于磨損的表面

很多因素會導致金屬表面發生磨損，比如出現相對運動的金屬表面的運動形式（滾動、滑動、沖擊以及往復運動），各種金屬表面的加工工藝，環境條件（濕度、溫度、真空度以及介質性質等）以及工況條件（連續工作或間歇式工作），不同的載荷以及運動的速度，表面材料的類型和機械性能以及化學活潑性還有加工處理方式等。這些因素的相互影響，讓金屬材料出現磨損的過程十分復雜。摩擦表面由于凹凸不平，金屬表面在出現相對運動時，這些凸體就會互相摩擦，進而致使接觸表面形成物理損傷，越粗糙的摩擦表面，會出現越嚴重的磨損。如果金屬摩擦面之間進入了一些固體雜質顆粒，在金屬面相互運動時這些微粒就會進行刨槽，從而讓磨損更為嚴重。

3.2 關于磨損的亞表面

金屬材料表面在出現一定程度的磨損時，一些大小不同的磨痕和腐蝕痕跡以及裂痕會出現在磨損的表面。如果機械設備不斷繼續運轉，就會不斷出現磨損現象，通過產生的磨痕固體顆?；蚱渌矬w會直接損害金屬的亞表面，這不但會進一步加深磨痕，還會在各種載荷的作用下進一步磨損金屬的亞表面。

4 有效防護金屬材料磨損失效的相關措施

4.1 使零件表面提高耐磨性

第一進行化學熱處理。化學熱處理是將一些外來元素滲入進來，進而對零件表面的化學結構進行改變從而使其硬度增加，一般是采用固態擴散來將這個過程完成。然而要完成化學熱處理，就要專業人員來操作，有著較長的處理時間和較高的成本。這種方法通常較少使用，只是在對一些特殊的零件進行處理時會使用。第二，強化表面薄膜。表面薄膜強化是通過注入離子和電鍍以及氣相沉積等方式，形成覆蓋膜在零件表面，這層膜有著較高的硬度和較強的抗腐蝕性，從而可以讓零件的耐磨性增加。第三，強化表面形變。通過冷擠壓和噴丸等機械方法，來增加零件的表面強度和硬度的方法就是表面變形強化。一般而言，這種方法有著較好的效果，且操作比較簡單，有著較高的使用頻率。第四，強化表面熱處理。利用快速加熱和高溫等方式對零件表面進行熱處理，讓其出現固態相變，以便讓零件的耐磨性和抗疲勞強度增加。該法具有較好的效果，操作也比較簡單，使用的頻率也比較多。第五，強化表面合金。該方法是指融化在零件表層覆蓋的合金材料，而后將其快速冷卻，使其形成硬化層，這樣就能增加零件的表層耐磨性。

4.2 對耐磨性金屬材料及其制造工藝進行合理選擇

現今，材料科學得到了迅猛發展，不斷出現了各種新型的耐磨性材料，在對設備進行制造時，尤其是制造轉動有摩擦零件的設備，要跟上科技發展的步伐，制造零件時選擇具有較好耐磨性的材料，進而讓零件的磨損有效減少。此外，需要對零件的制造工藝進行改善，以便讓零件表面的光滑度增加，使其摩擦系數降低，進而讓零件的磨損減少。同時，需要對機械設備的切削工藝、鑄造工藝、焊接工藝以及鍛造工藝進行有效改進，從而讓零件的機械性能和化學性能以及物理性能提高。例如，對鍛造工藝進行改進可以讓零件的抗電化學腐蝕性能增加。

4.3 做好預防性維修工作

首先，需要建立起機械設備運行的有關檔案，需要詳細分析金屬零部件出現磨損故障的后果及其原因，同時做好相應的信息反饋，需要和分析結果相結合來對金屬零部件磨損的相關防護措施進行科學制定。其次，需要劃分好機械設備的金屬零部件，重點分析其中發生較大磨損的部分，對磨損的情況要進行及時了解，并實施相應的防護措施。最后，對具體的維修方式的選擇，需要由機械設備操作人員和相關的專家進行選擇，以便讓維修工作確保其針對性與有效性。為了確保維修方式更加有效，設備管理部門要將下列文件編好：第一對最有效的維修方式進行選擇，并做好維修工作的任務手冊；第二對設備的維修方法進行有效分類；第三，對設備維護的邏輯判斷程序進行有效構建，以便來維修多種故障問題。

4.4 對機械設備的工作環境進行有效改善

機械設備的工作環境也會對金屬材料的磨損帶來影響。因而，可以通過對設備的工作環境進行有效改善來對金屬材料進行保護。通常而言，如果機械設備的工作狀態處于正常工時，要對其運行的環境盡量優化，同時要控制好設備的運轉時間，盡量避免超額工作，還要避免超負荷工作，并且盡可能防止設備中進入各種有腐蝕性的雜質，以便讓設備的工作環境更加良好。這樣不但能讓設備中金屬材料減少發生磨損的情況，還可以讓設備確保正常的使用。

4.5 做好預防性保養工作

首先，需要認真分析環境和質量以及安全等重要因素影響機械設備金屬材料出現磨損的原因，同時將相應的反饋做好，對于機械設備金屬材料出現的磨損情況，要利用技術上的分析來制定出適合的止損方案，并將相應的預防性保養措施做好。其次，技術人員要劃分好機械設備的各個部件，對每個部件特定的金屬材料的成分和材質，要進行認真分析，對重要部件出現的磨損情況要進行深入的調查分析以便更好的保養設備。

5 結語

金屬材料一旦發生磨損，不但會讓企業出現經濟上的損失，還會使各項工作的進度受到影響，甚至會導致嚴重的安全事故的發生。因而，我們必須深入分析和研究金屬材料的磨損問題，并通過有效措施來有效解決這一問題，進而讓因設備磨損而出現的損失有效降低。