浅谈金属材料磨损失效及防护措施

2020-01-10张伟

科学技术创新 2020年18期

张伟

（曲阜天博汽车零部件制造有限公司，山东曲阜273100）

随着社会生产力和工业科技的不断发展，我国很多行业的发展都依赖于金属材料，由此可见，金属材料的质量是促进相关产业健康、稳定发展的基础和重要因素。高质量的金属材料不仅能够减少意外损失造成的成本负担，还能够高效的解决工作需求。而低质量的金属材料很容易发生工作意外，影响正常的工作计划、进度，在造成时间、成本损失的同时，还会激发企业矛盾，影响企业正常运转。而影响金属材料质量的关键因素就是磨损失效，“磨损”顾名思义就是侵蚀、损耗、断裂金属材料，影响其使用功能的正常发挥。磨损在生产生活中最容易造成金属材料损失失效，手的触摸、零件的触碰等都会造成磨损。因此，必须要对金属材料磨损问题进行专业、有效研究，找出实用、合理的金属材料保护措施，促进相关行业持续发展。

1 金属材料磨损失效的现状及危害

物理作用造成的磨损、化学侵蚀、受外部作用造成的断裂是造成金属材料失效的三大方式，金属材料的磨损主要是受摩擦作用的影响，而在正常的生产过程中，金属材料的使用离不开零件、机器设备的摩擦作用，这就造成了金属材料的必然磨损。而就相关的科学研究显示，各行业因金属材料磨损早期失效造成的成本负担、经济损失一年加起来在上千亿美元左右。而我国工业起步、发展时间相对较短，缺乏历史经验，设备老化、原材料质量问题、金属材料损耗大等问题十分突出。尤其是铁路、航空航天、冶金行业、交通运输、汽车、建筑等行业的发展，对金属材料的依赖性是极大的，金属材料的磨损失效问题阻碍了相关行业的发展。磨损学中对金属材料磨损失效的研究是十分专业的，金属材料运行时零件之间的相互磨损，运营环境中的粉尘颗粒、水蒸气等造成的化学侵蚀，工业制造过程中产生的相关气体对金属材料的侵蚀等，都会造成金属材料不可避免的磨损失效，主要表现在金属材料材质发生改变，不能继续进行工作；金属材料结构被破坏，不适合相配的零件；尺寸、外表被破坏，造成损耗等。而金属材料的持续运转是靠零件之间的摩擦作用进行的，工业生产产生的气体、粉尘即使及时清理，在生产过程中还是避免不了其侵蚀，由此可见制定合适的金属材料损失的有效解决措施是十分困难的。金属材料一旦达到一定程度的损耗，就会影响设备的正常使用，而有些损失是无法挽回的。尤其是精密金属仪器，它们存在的意义就是从事精密计算工作，金属材料一旦发生损耗、失效，就会影响数据的准确性，导致精密仪器无法从事工作。再者，对于大型机器设备来说，金属材料一旦发生磨损失效，就会影响大型机器设备的正常运转，造成大量的物资损失，严重者还会造成机器破坏、炸裂，对工作人员的人身安全在成威胁。因此，为更好的解决金属材料磨损失效造成的危害，下文就对金属材料磨损失效的成因展开讨论。

2 金属材料磨损失效的成因及基本形式

金属材料的磨损可以就其使用方法、工作环境进行分类，主要有外在颗粒造成的颗粒磨损、附着物造成的粘着磨损、过度使用造成的表面疲劳磨损三大基本磨损和化学物理腐蚀造成的腐蚀磨损、微动磨损两大特定环境下才能出现的磨损。

2.1 磨粒磨损

磨粒磨损和金属材料的制作技术有关，磨粒顾名思义就是金属材料表面上凸起的小颗粒、小硬物，金属材料表面大多会存在一点硬质颗粒，而这些凸起颗粒的大小、多少和金属材料的质量有关。高质量、精致的金属材料硬质突出颗粒相对较少，对金属材料的磨损也较少，而做工粗糙的金属材料就会造成大面积的磨损。硬质颗粒在与金属材料进行摩擦磨损的同时，受颗粒硬度不同，会造成金属材料表面磨屑掉落、金属材料表面出现划痕、沟痕等现象。短时间内的摩擦不会对相关设备的正常使用产生影响。

2.2 粘着磨损

粘着磨损顾名思义是由于金属材料表面相互接触，在运行过程中产生的摩擦损耗。在相关设备进行相对运动时，彼此接触的金属材料表面相互摩擦，而摩擦面积比磨粒磨损要大很多，从而产生大量的磨损碎屑，长期积累囤积在金属设备的空隙中，导致金材料磨损失效。面积越大，磨损的碎屑就越多。金属材料越柔软，内部的密度越小，受摩擦力影响就十分容易产生摩擦碎屑，相反，金属材料材质越硬，密度就会越大，即使是受摩擦作用的影响也很难差生大量碎屑。由此可见，粘着磨损导致金属材料磨损失效的关键是金属材料的性质。

2.3 表面疲劳磨损

表面疲劳磨损也可称作长时间负荷磨损，超过金属材料合适的运营时间就会产生磨损。表面疲劳磨损是指金属材料产品超过了规定的运营时间、周期，从而导致金属材料表面因过度工作消耗产生的磨损。表面疲劳磨损的磨损失效是循序渐进的过程，由于过度疲劳，金属表面会产生发热、细微破损等现象，受外在物理作业的压迫，磨损范围逐渐增大，金属材料严重损耗，导致相关设备无法正常运行，严重者会造成设备报废，对整个生产过程产生重要影响。

2.4 腐蚀磨损

腐蚀磨损是指金属材料受周围环境影响，产生的水蒸气腐蚀、化学反应等，对金属材料造成磨损，造成金属材料物质减少、性质改变等现象。腐蚀磨损与金属材料的工作环境息息相关，虽然只有满足一定条件时才会产生腐蚀磨损，但引起的磨损反应是一连串的。磨粒磨损中的硬质颗粒，常常是由腐蚀磨损造成的，从而造成金属材料磨损失效的进一步加速。因此，要对腐蚀磨损有一定的重视，尽可能的减少其触发条件，减少金属材料的损耗。

2.5 微动磨损

微动磨损和腐蚀磨损一样，都需要一定的触发条件，其产生也都会引起磨粒磨损的产生。微动磨损是受外界负荷的影响，产生的摩擦作用，从而使金属材料产生大量碎屑和突出的硬质颗粒，而硬质颗粒和磨损碎屑的出现又会造成金属材料的进一步磨损，造成设备空隙阻塞，影响设备的正常运转。

3 防护金属材料磨损失效的措施

3.1 对金属材料定期进行保养

金属材料在使用过程中避免不了摩擦接触，金属材料的损耗是正常现象。而我们要做的就是对金属材料进行定期、合适的保养，尽可能的将材料磨损降到最小化，延长金属材料的使用寿命。在保障相关设备安全性的同时，实现生产、工程正常运转。

3.2 强化金属材料的表面和结构

在金属材料产生损耗时，金属材料的尺寸、光滑程度、大小发生改变。因此，我们可以从这些方面下手，选择合适的、摩擦力相对较小的尺寸、质量、表面光滑程度，尽可能的减少材料损耗，减少成本支出，提高生产效率。

3.3 良好工作环境的提供

金属材料的外部环境会材料造成物理损耗、化学侵蚀等，例如，在粉尘较多的环境下，会造成金属材料空隙的堵塞，加大金属材料运行过程中的摩擦力，造成材料损耗。而湿润、水分较多的环境，会对简述材料造成化学侵蚀，改变材料的性质，其硬度、耐性都会受到影响。因此。我们要尽可能的选择合适、整洁的工作环境，减少外部环境造成的金属材料损耗。