机械设备金属材料的磨损防范策略研究

摘 要：在当代科技不断发展进步的洪流中，机械设备一直稳定的发挥着其在制造业中的主导地位。自第一次工业革命以来，机械设备金属材料的磨损问题就一直备受关注，它不但会对产品的生产和工程的进程产生一定程度的影响，也是对资源的一种耗费。为了切实解决这一问题，本文对机械设备金属材料的磨损危害进行分析后，试图寻求防范磨损的可行策略，减少由此带来的经济损失，带动行业的整体进步和发展。

关键词：机械金属设备；磨损失效；防范策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.020

0 前言

机械设备金属材料的磨损是其日常使用过程中常见的现象，这是由于外力的摩擦和长时间的使用而导致的不可避免的现象。经过长期观察，我们将机械设备金属材料失效原因分为以下三种：磨损、腐蚀和断裂。而其中磨损是最为常见的情形，本文通过对机械设备金属材料磨损的原因和危害进行分析后，提出了切实可行的措施来避免这一问题。

1 机械设备金属材料磨损的危害

在物理学上，对机械设备金属材料的磨损有如下概念：机械设备金属材料的各个组件在运动过程中相互作用产生摩擦并致使金属材料的表面不断被磨损，改变了其原本的质量、尺寸、形态等重要要素，对机械性能、材料耐用度造成了损害。机械设备金属材料只要运行久必然出现磨损，这是不可改变的自然规律，此外，机械金属设备在日常运行中所处的环境多样化，在工作过程中各种物质如细小的固体颗粒长时间的存在于其周围，空气中也有水汽或其他化学气体对机械金属设备造成腐蚀，久而久之会对金属设备造成一定的损害。

机械设备金属材料的磨损是不可逆的，过多过大的磨损会严重影响机械金属设备的工作效率，甚至会导致机械金属设备的报废，给日常生产带来不便，也直接导致了经济上的大量损失。此外，机械设备金属材料的磨损也会危害到工作人员的生产安全。我国的工业科技革命开始较晚，在引入西方先进的科技后，自身的技术发展一直排在世界发达国家之后，先进技术的差距直接体现在日常的生产工作中，机械设备金属材料的磨损程度较之于先进的工业化国家更大。这一问题的存在直接制约了我国制造业的发展水平，也带来了不可避免的经济损失。

2 机械设备金属材料磨损类型

（1）疲劳磨损。疲劳磨损也被称为接触磨损，这是最常见的磨损类型，是在机械设备金属材料相互接触的过程中产生摩擦，在接触区产生的作用力大于材料本身的疲劳强度而导致的表面的裂纹，并随着这一相对运动的发展而进一步扩大裂痕区域，最后使得裂纹区域的金属材料被剥离下来。疲劳磨损有两种主要类型：一是非扩展性的疲劳磨损，是指在刚接触的时候受力面积小，而受力强度大，在机械设备金属材料上形成了小麻点，随着接触面积的扩大，受力面積加大，小麻点便不再继续扩展；二是当作用在接触表面时，可能金属材料表面不够光滑而导致在接触初期就存在小麻点，并在短时间内扩展为凹坑。机械设备金属材料的疲劳磨损会对机械设备等零件造成一定程度的损坏，更有甚者会导致部件对破裂，对生产造成不可挽回的损失。

（2）磨粒磨损。磨粒磨损指的是周围环境存在的固体颗粒对机械设备金属材料产生的长期的潜移默化的破坏。磨粒磨损这一类型主要存在于以下几种情况中：第一，在机械设备金属材料工作的过程中，磨损物对其产生的作用，比如建筑工地上常见的磨泥沙的挖斗；第二，外界环境中的固体磨损颗粒进入到机械设备中，对金属材料造成的磨损，这些固体颗粒来源广泛，是长期漂浮在空气中的杂质；第三，粗质坚硬的表面作用于柔软的物体上而导致的磨粒磨损。

（3）腐蚀磨损。在机械设备金属材料接触面相对运动的过程中，金属材料和周围的介质发生化学反应而导致机械设备金属材料表面产生损伤。腐蚀磨损不同于一般磨损的特征在于，其导致了具有相对运动的摩擦副表面工作中的材料损失，而一般的磨损仅会造成单一物体的磨损。

（4）粘着磨损。粘着磨损指的是相互接触的机械设备金属材料表面发生摩擦之后，造成了金属材料表面的磨损。粘着磨损会造成金属材料碎屑的产生，从而进一步影响机械设备的使用性能。粘着磨损的原因有相对滑动的距离、载重、材料的材质等。在其他变量不变的情况下，相对滑动的距离越大，粘着磨损的程度越大。

3 机械设备金属材料磨损防范策略

（1）合理选择机械设备金属材料。为了防止机械设备金属材料的不合理磨损，影响生产进度，应当对机械设备金属材料的材料硬度和质量进行合理的选择，针对不同的工作环境去选择相应的抗磨损的金属材料。举例而言，对于抗磨损要求较高的机械设备，应当选用硬度较高的金属材料，此外利用表面强化的技术进行进一步的强化，以达到缓解磨粒磨损或疲劳磨损的目的。另外，在保证抗磨损这一性能的前提下，应当选择在制作过程中便于加工、制作成本低的材料，为制造业企业的发展降低生产成本。

（2）改良机械设备金属材料的制造工艺。针对较容易产生磨损的机械设备金属材料，应当对表面粗糙程度和摩擦力因素进行合理计算。应当对机械设备金属材料进行必要的改良，提升机械设备等光滑度、降低摩擦系数，从而减少磨损的可能性；在对金属材料改良工艺的同时可以相应的提升锻造、焊接等工艺，进而提升了机械设备的物理性能、化学性能、机械性能，比如通过锻造技术来提升设备的抗化学反应能力，从而降低了腐蚀磨损的可能性。

（3）改良机械设备金属材料等运行环境。为了避免周边环境漂浮的固体颗粒和其他化学物质对机械设备金属材料造成的磨损，应当对机械设备金属材料进行定期维护和保养，选用适合机械设备金属材料的润滑油，由此来提升机械设备之间的契合度，从而减少摩擦带来的磨损。对部件中磨损严重或老化严重的及时更换。此外，也要对员工进行职业培训，保证设备在正常的工作强度下工作，以提升机械设备的使用年限。机械设备的维修人员也要对设备进行及时的更新换代，针对其在具体运行过程中存在的缺陷不断改进完善，为机械设备的正常运行做好前期的准备工作和后期的维修保养。

（4）对机械设备金属材料进行预防性保养。首先，要针对环境、质量、安全等重要因素对机械设备金属材料的磨损原因进行分析，同时进行相应的反馈，通过技术上的分析来对机械设备金属材料的磨损制定合适的止损方案，并进行相应的预防性保养措施。

其次，技术人员将机械设备分为若干个部件，对每个部件特定的金属材料进行成分和材质上的分析，并深入调查分析重要部件磨损的情况。

最后，应当由机械设备的专业操作人员来选择具体的维修方式，并由专业人员进行维修和保养。为了让所选择的维修方式变得更加有效， 设备管理部门应该编写下列文件： （1） 选择出最有效维修方式的维修工作任务手册；（2） 将设备维修方法进行分类； （3） 建立设备维护逻辑判断程序， 以适合多种故障模式维修。

4 结语

机械设备金属材料的磨损是其日常使用过程中常见的现象，这是由于外力的摩擦和长时间的使用而导致的不可避免的现象。在当代科技不断发展进步的洪流中，机械设备一直稳定的发挥着其在制造业中的主导地位。自第一次工业革命以来，机械设备金属材料的磨损问题就一直备受关注。本文通过对机械设备金属材料磨损提出的一些防范策略来实现对机械设备的保养，保证企业的生产进度、生产安全以及经济上的止损。

参考文献：

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作者简介：牟红霞（1971-），女，山东栖霞人，硕士，副教授，研究方向：金属材料、机械加工、机械设计。endprint