机械设备金属材料磨损失效与安全防范

李隽

摘要：剖析我国经济结构，工业占有相当大的比重。同时，在工业领域中，机械设备无疑又是其中不可或缺的组成部分，所以其作用的重要性也就不言而喻。但是，对于机械设备而言，如果其中金属材料在设备运转过程中出现磨损失效情况，则会导致机械设备无法正常运转，进而造成一定经济损失。所以，本文将重点针对机械设备金属材料磨损失效与安全防范方面予以论述。

关键词：机械设备;金属材料;磨损失效;安全防范

引言：

在机械设备实际运转过程中，金属材料磨损失效是较为常见的现象。其中，在机械设备运转时，当中的金属材料会与其它材料相接触，并且引发相对运动，进而造成机械设备金属材料磨损失效情况的发生。同时，相关研究表明，金属材料失效的主要类型表现为磨损、腐蚀与断裂，但是最为常见的便是磨损失效，所以对机械设备金属材料磨损失效予以特别的关注是很有必要的。

一、阐述机械设备金属材料磨损失效存在的危害

所谓金属材料磨损失效，指的是机械设备工作过程中，两个相互接触的金属材料表面由于摩擦和相对运动而导致材料表面出现持续性的损耗，这种持续性损耗往往会对材料性能、表面质量、机械结构等造成不同程度的影响。此外，对于机械设备来讲，其在工作过程中必然会导致金属材料间出现摩擦，进而引发材料磨损情况的发生，同时，部分机械设备存在相对复杂、恶劣的工况，所以导致固体颗粒、空气中的水汽或者其它化学气体对金属材料造成不同程度的腐蚀，最终引发金属材料出现磨损失效现象。另外，通常来讲，金属材料的磨损失效存在不可逆性，并且随着磨损程度的加剧，对机械设备各项性能的影响程度也会与日俱增，甚至会使机械设备报废，导致严重的经济损失。所以，相关管理者要对机械设备金属材料磨损失效问题予以关注，了解当中的危害，对提升机械设备的工作年限，维护企业的经济利益将有着积极的作用。

二、分析机械设备金属材料磨损失效的类型

在机械设备金属材料磨损失效现象中，存在疲劳磨损、颗粒磨损以及腐蚀磨损等类型，下面将对此予以一一分析。

1、疲劳磨损

所谓疲劳磨损，也可称之为接触疲劳，指的是当彼此接触的金属表面存在相对移动后，导致一定大小的摩擦力在接触区域形成，一旦摩擦应力大于材料疲劳强度，金属表面层便会有裂纹生成，并且随着摩擦作用时间的推移，裂纹也会逐步扩大，从而引发疲劳磨损问题的出现。对于金属材料中所出现疲劳磨损情况来讲，其不仅会导致机械部件的损坏，如磨损情况严重，甚至会引发相应机械部件出现破裂，导致机械设备无法正常工作，进而影响生产进度的顺利完成。

2、磨粒磨损

在磨损失效现象中，磨粒磨损也较为常见。所谓磨粒磨损，指的是外界颗粒物在金属摩擦表面出现，致使金属表面在出现相对运动后出现表面划伤，甚至会导致表面材料出现脱落的现象。对于磨粒磨损来讲，其可分为以下几种形式，即：（1）在机械设备工作期间，金属材料表面与磨料彼此相互作用，例如，挖斗与泥沙之间的接触等;（2）两个金属接触表面之间存在硬颗粒进入，致使金属材料因此出现磨损;（3）如金属材料表面较软，当硬颗粒与其摩擦后导致金属材料表面出现磨损失效的情况。

3、腐蚀磨损

在机械设备工作期间，当中的金属材料如与周边环境中介质出现化学或电化学反应，进而引发机械设备表面磨损，此类磨损便可称之为腐蚀磨损。同时，对于腐蚀磨损来讲，其可分为氧化磨损与特殊介质磨损等形式。此外，与普通腐蚀情况不同，腐蚀磨损会导致金属材料摩擦副表面中的材料出现损失，而前者则是单一物体的材料出现损失。

4、粘著磨损

对于黏着腐蚀来讲，其指的是相互接触的金属表面处于混合摩擦或边界摩擦状态时，摩擦副表面接触点区域的材料会发生转移，即从一个表面转移至与其发生摩擦作用的表面中，此现象便可称之为粘着磨损。其中，影响粘着磨损程度的因素有荷载、运动距离以及材料表面硬度等。同时，相关研究表明，出现粘着磨损的过程为：金属表面接触--塑性变形--表面膜（包括油膜）破裂--粘着（冷焊）--剪断接点--再粘着的循环过程。此外，按照粘着磨损出现位置以及程度的不同，可以分为轻微磨损、擦伤以及胶合等形式。

5、微动磨损

所谓微动磨损，指的是相互接触的表面由于发生周期性小振幅的相对运动而产生的磨损，从而导致机械设备金属材料表面出现一定程度的氧化物微粒，进而使金属材料出现微动磨损。

三、机械设备金属材料磨损失效的安全防范对策

1、合理的选择金属材料

通常来讲，机械设备中金属材料本身的特性将决定其出现磨损失效的概率。所以，在进行机械设备设计时，需要对其工作的环境以及用途等方面予以细致的考虑，从而选择相对合理的金属材料来进行机械设备的设计，以此来降低金属材料在机械设备工作期间所出现磨损失效的概率。另外，如机械部件需要承受较大荷载，同时工作环境也较为恶劣，需要选择机械强度高的金属材料作为此部件的材质，并且还需选择合理的加工工艺来完成金属表面的加工，以实现最大限度控制金属材料磨损情况的目的。

2、革新材料制作技术

改进金属材料的制作技术是提升机械设备使用性能的重要手段之一。针对不同性能的金属材料，首先应改进金属材料的加工工艺，提升金属部件表面的光滑度和抗磨性，从而直接降低机械设备的磨损情况。同时，也要重视金属材料加工时的各种工艺技术（锻造、浇铸、切割等），通过加工出高性能的金属部件来提升机械设备的使用性能。

3、改善机械设备工作环境

金属材料磨损失效出现的另一大诱因便是机械设备的工作环境。所以，为了避免或者降低金属材料出现磨损失效情况，改善机械设备的作业环境是很有必要的。通常来讲，如设备正处于正常工作环境下，需要对其工作环境进行优化，并尽量对设备的工作时间进行控制，避免其出现超负荷工作，同时也要采取措施来防止腐蚀性杂质进入到机械设备当中，尽量为机械设备营造出一个健康的工作环境，以此来降低金属材料磨损失效情况出现的概率，有助于延长机械设备的工作年限。

4、注意选择高质量的润滑油

润滑油的有效选择可以在一定程度上减缓金属材料在工作期间出现磨损失效问题的发生。其中，对不同工况下的金属材料采用合适的润滑油，有助于减轻金属材料间相对运动的摩擦程度。同时，定期开展金属部件的润滑保养工作，可以保证机械设备具有可靠的工作状态。

5、设计新型机械设备

随着不同行业的发展和进步，对机械设备的需求也越来越复杂，因此，要不断了解行业现状，针对不同的工作需求来设计相对应的机械设备，利用新的设计方法、新的金属材料以及新的加工制造工艺来设计新型的机械设备。在分工越来越细化的今天，做到设备的精确定位将更有利于设备的使用和保养。针对具体工作环境和使用需求所定制的设备也必将有更强的性能和更长的使用寿命。

6、做好金属材料保养

针对金属材料的特性，在设备的日常使用以及闲置时期的保养工作要做到位，这样能有效保护金属材料的性能，同时也能有效延长设备的使用寿命。

四、结束语

总之，为了保证机械设备可以稳定、可靠的工作，需要对当中金属材料磨损失效问题予以关注，并通过分析金属材料出现磨损失效的原因来制定出有效的控制对策，对提升机械设备的工作性能与使用寿命有着极为重要的意义。

参考文献

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[2]陈君，李全安，张清，付三玲，陈晓亚.海水腐蚀对几种金属材料耐磨性能的影响[J].材料热处理学报.2014（12）

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（作者单位：天津巴莫科技股份有限公司）