机械设备金属材料的磨损失效及安全防范策略

高红宝

（凉州区职业中等专业学校，甘肃 武威 733000）

在诸多的工业生产过程中，都需要利用机械设备进行。尤其在制造业领域，机械设备与整体生产直接挂钩，设备的效率对生产起到了决定性的作用，也很大程度上左右了企业的经济效益。但机械设备在正常运作的过程中，常常会由于使用时间太长或者摩擦过度而产生磨损的现象，进而导致设备出现失效，同时大大缩短机器设备的寿命。

除此以外，还会导致产品的生产质量大幅度下降，生产成本加大，企业单位的经济效益整体下降。为了解决机械设备金属材料磨损失效的状况，需要从磨损失效的基本原因出发，找出高效、针对性更强的方法来解决运行过程中出现的各类问题。

1 机械设备磨损失效的原因分析

1.1 材料直接粘连严重

在金属材料中，常常会产生磨损失效的现象。产生这一现象的一个重要因素便是材料间经常会出现的粘连状况。这种材料间的相互粘连，会直接导致材料出现失效。在金属材料相互粘连的过程中，周围的摩擦力会明显增大，为相关的金属部件带去巨大的压力。在金属材料正常运作的过程中，大部分时间处于滚动的状态，这时遇到强大的压力阻力，表层应力数值会逐步攀升[1]。在这样的情况下，需要涂抹润滑剂减少摩擦力。而如果相关人员难以及时察觉，没有及时使用润滑剂，则会使得表层应力不断攒聚，这些应力会提高材料的温度，表面温度的升高会使得部分金属部件产生局部融化的现象。这时后续的生产过程会受到阻滞，温度开始慢慢冷却，使得各个部件之间相互粘连，直接切开原本金属部件的衔接点，磨损部件的表面，产生大量碎渣，最终导致机械设备的磨损。

1.2 材料的腐蚀问题严重

在制造业中，机械运作会导致各种金属材料之间产生摩擦和接触。但是在运作的过程中，金属材料除了可以相互接触以外，还有可能会和空气中的粉尘以及水汽产生不正常的接触和摩擦。这种状况下，如果相关人员没有及时对粉尘和水汽等物质进行处理，便会使得金属材料和这些物质产生化学反应，破坏材料内部的基本结构和功能[2]。金属材料由各类金属组成，金属本身十分活跃，在与粉尘、水汽等接触，很容易被腐蚀。除此以外，在正常运作的过程中，随着时间的推移，被腐蚀的程度也会越来越重。当金属材料不断被腐蚀，便会导致机械设备内部和外部都产生严重的磨损和失效。

1.3 细小的微粒摩擦

在生产制造的过程中，机械设备的金属部件之间会有数不胜数的微粒，这些微粒的体积较小，但看似微乎其微的这些微粒在长时间的作用下也会使金属部件难以正常高效发挥作用，产生一定程度的磨损失效状况。在机械运作的过程中，有时还会在无形中受到外力的干扰，这时金属部件中的各类细小微粒会协助外力对整个部件产生干扰，进一步损伤部件，让金属部件的表面产生凹凸不平的状况。在后续生产过程不断推演的过程中，这些细小的微粒持续存在，慢慢地对金属部件产生越来越严重的干扰，最终使得机械设备磨损失效，降低生产全局的效率，增加成本，减少经济效益[3]。

2 机械设备金属材料磨损的危害分析

机械设备的金属材料，在使用的过程中经常会产生磨损失效的现象，这种现象通常是由于元件之间的相互摩擦太大而造成。过度的摩擦和磨损会让金属材料的基本状态发生改变，包括质量、形态、大小等基本属性，接着又会进一步导致材料的光弧度、耐用度等物理性质产生变化。这种元件间的摩擦现象，会随着设备使用时间的增加而造成越来越严重的设备磨损。在制造业中，常常会长时间使用机械设备，很容易受到严重的磨损而使得设备失效。同时，在制造过程中，机械设备还会和空气中的水汽和尘埃等相互接触发生摩擦，导致磨损和失效。基于上述陈述可以发现，金属材料发生磨损失效是难以避免的。

在制造和生产过程中，金属材料不同程度的磨损失效会严重影响机械设备的整体效率，降低企业的经济效益。除此以外，金属材料表面的磨损失效，还会对整个机械设备的稳定运行和安全性产生威胁。在机械设备长时间运行的过程中，磨损程度会由于元件间或元件与空气接触时间的增长而不断加深。当磨损程度慢慢提高以后，会使得整个机械设备的安全性降低，工作的性能弱化，有时甚至会对相关的工作人员产生安全威胁[4]。

机械设备的金属材料产生磨损和失效现象的速度，主要与设备和材料本身的质量和技术水平有关。在当下，我国的机械设备和材料的技术水平还有着一定的提升空间，技术发展和应用还不够成熟，工业化起步也比较晚。在磨损程度上会超过一些技术发达的国家，这种磨损失效的现象会导致我国的制造业发展缓慢，对企业乃至整个行业产生严重的干扰。

3 机械设备金属材料磨损失效的基本类型分类

在目前的工业化生产过程中，制造企业常常会遇到机械设备金属材料磨损失效的问题，这一问题严重影响生产效率和企业的经济利益，令各个制造企业焦头烂额。制造企业想要采取高效手段解决这一频繁出现的磨损失效问题，首先需要详细了解金属材料磨损的基本类型，依据不同的类型采取不同的做法，具体问题具体分析。金属材料的磨损失效，大致可以分成四个类别。

3.1 疲劳磨损失效

在当下的制造业，由于市场竞争的加剧和经济利益的驱使，各个制造企业存在着盲目扩大产量，追求更高利益的行为。在这种行为意识下，管理层便会设定更高的产量目标，为了达成这一目标，便会需要机械设备更长时间的运行。但机械设备本身，在长时间的工作运转过程中，会大幅增加接触应力。当接触应力超过一定的限度，会产生一系列的不良反应。金属材料本身的承受能力是有限的，在接触应力不断升高的过程中，会超出金属材料的这种限度，进行超负荷工作，这时便会产生疲劳磨损[5]。但在正常运转的过程中，这种疲劳磨损常常会被相关的工作人员忽视。当机械设备长时间处于高负荷状态，便很容易产生严重的疲劳磨损，这种磨损会改变金属材料的基本特性和物理属性，同时金属材料的表面还会产生裂纹，进而降低机械设备的使用寿命。

3.2 磨粒磨损失效现象

除了疲劳磨损以外，在机械制造的过程中，也常常会出现磨粒磨损失效现象。这种磨损失效，主要的产生因素是金属材料表面的磨粒。当机械设备正常运行时，会产生接触面之间的相互摩擦，当摩擦接触过于频繁，便会产生许多不良现象。在长时间频繁摩擦的过程中，设备的整体性能可能会出现改变，甚至会进一步出现设备的失效问题。当金属材料的应力不断扩大，接触面的冲击力和摩擦加剧，便会加深磨粒磨损的程度，严重影响机械设备的运转效率，甚至产生各种安全问题，使得整个生产过程难以稳定有序进行[6]。不同程度的应力和冲击也会使得磨粒磨损分成不同的程度，呈现不同的状态。磨粒磨损按照程度的不同主要可以分成三类，包括碾碎、擦伤和凿屑。

3.3 微动磨损失效

制造业的机械设备中，有着各式各样的金属材料。金属材料本身，可以大致分成固定和滑动两类材料。在机械正常运行的状态下，固定的金属材料对磨损的抗性较强，磨损程度会相对较低。与之相反，滑动材料在产生磨损时，程度会远远大于固定金属材料，也更容易产生严重的失效现象。除了金属材料本身的运动状况以外，金属材料本身和副材料也处于相对运动的状态，这种状态下的微动，幅度明显小于不同设备之间的宏观运动，但这种微动同样也会导致摩擦的产生，长时间工作的状态下也会导致金属材料产生磨损，机械设备会在磨损程度加深的过程中产生失效。这种由于材料之间的接触和微动产生的摩擦导致的磨损失效，便是微动磨损失效的重要体现形式。

3.4 腐蚀磨损失效

制造行业的机械设备中，存在着诸多的金属材料，这些材料中的金属活跃性一般较高。在工作的过程中，又一般会和空气相互接触。这些金属在和空气中的水汽、粉尘和各类气体进行充分接触的过程中，会产生一系列的化学反应和物理反应。这些反应的产生会产生一系列的不良影响，最为明显的便是金属材料的腐蚀问题，当金属材料被腐蚀以后，很容易产生磨损，这便是常见的腐蚀磨损。这种磨损现象会产生大量的腐蚀碎屑物，这些碎屑物在一定的条件和环境状态下，会和设备进行接触，让机械设备产生磨损，逐步形成一个恶性循环，进一步损害机械设备中的金属材料。

4 机械设备金属材料磨损失效的相关防护举措

4.1 改善设备运作的周边环境

在制造业机械设备中，金属材料十分容易受到环境中各类微粒的干扰，产生不同程度的损坏，进而使得整个设备产生磨损失效的现象。为了有效防范这种金属材料的损坏现象，需要相关的工作者注重对金属材料和其他副材料的检测，需要定期对各类材料进行全面的检查，发现问题需要及时进行维修。在正常运作的过程中，还需要提高每个部件之间的默契程度，需要适当添加润滑剂，减少部件之间的摩擦力[6]。在运作的过程中，由于长时间的高负荷运作，常常会产生一些老化的材料和部件。针对这些老化现象十分严重的部件，需要进行及时的整改和替换。除此以外，还需要为机械设备的正常运作提供良好稳定的环境，提高金属部件的使用寿命。对于全部的金属部件和设备，相关的维修工人需要及时发现问题并维修替换。在整个过程中出现的各类问题，相关人员需要总结经验教训，并做好一切的预防工作，保障设备的正常运作。

4.2 选取合适的材料配合机械设备的运行

在生产制作的过程中，为了提高工作效率，许多企业持续长时间使用机械设备开展相关作业，致使金属材料产生不同程度的磨损失效。为了缓解材料的损坏现象，提高整个生产过程的效率，需要为机械设备配备更为协调适应的材料，同时需要对内外部的其他因素加以详细的考虑，包括整体的运作环境以及材料本身的各类属性和功能。在选择材料的时候，需要依据不同的机械设备进行具体分析。例如，对于那种对抗磨损有着较高要求的设备，需要相关人员在选择材料时尽可能倾向于密度更大的，同时需要配合相关的技术进行完善和调节。除了需要加强抗磨损性能之外，还需要在运作生产的过程中谋求生产的便捷性，降低资源的消耗，采用节省材料和资源的部件，提高资源的利用效率[7]。

4.3 提高工作人员的专业素养和能力

为了让金属材料磨损防范工作高效完成并保证更高的安全性，需要配备更为专业和负责的技术和管理人员对整个生产制造过程进行高效管控。对现有的工作人员，需要进行更加专业的培训，提高工作人员的职业素养和专业能力，改善工作中存在的各种弊端。可以引进更多的高端技术人才和管理人才，充分利用当下的产教融合战略进行校企合作，并建立更为完善的奖惩体系和监督体系，提高工作人员和管理人员的工作效率。提高相关管理者的责任意识，规范流程细节。管理工作意义重大，对整个生产经营过程起着十分重要的调控指导作用，需要管理者具有较高的责任意识和专业素养，同时需要在每个环节中谨慎和细致，处理好每个细节中可能出现的问题。同时，在管理过程中，需要管理者时刻关注生产制造过程的质量和实际效果，高效进行磨损防护工作的开展。相关工作者应深入学习金属材料磨损预防的经验与知识，总结以往的经验教训，在工作中规范每个细节的操作流程[8]。

4.4 加大对生产制作的资金投入

金属材料磨损失效的防范过程较为复杂，需要大量的资金投入，但目前的政府资金供给力度还远远不够，资金来源也十分有限。为了提高整个生产过程的安全性和稳定性，除了需要各级政府加强对金属材料磨损失效问题的资金支持外，还需要各个生产经营部门加强工作体系的完善，并从多种渠道筹集更多的资金。最后，将筹集到的资金投入到设备的建设和材料的筛选上，完善现有的设施和技术，并加强对人员的安全知识和技能培训，让相关工作人员的安全意识进一步提高，处理安全隐患的技能更加娴熟。

4.5 提高金属材料的耐磨性

机械设备中，使用的大部分材料都是金属材料，在目前，金属材料的磨损失效问题成为制约我国制造业迅速发展的重要关卡。为了减少金属材料的磨损失效，需要从金属材料本身出发，不断提升金属材料的耐磨性，进而让金属材料面对外界的摩擦和空气接触有着更强的抗性，提高使用寿命，为企业生产带去更多的经济效益。提高金属材料耐磨性的方法较多，其中十分常见的方法主要有五个。首先是强化表面的薄膜，来减弱外界其他原件和空气对金属表面的摩擦效果，主要采用的方法有离子注入和电镀等等。第二种方法是进行化学热处理，但是这种方法的适用范围较小，通过对其他原件的渗入使得材料化学成分局部调整，这种方式的成本耗费较高，同时也会一定程度上降低生产效率。第三种方法是强化金属材料的表面合金，主要利用高温条件融化金属的表层，接着进行迅速的冷却，改变金属材料的表面状态，强化表面的合金。第四种方法是对材料表面进行热处理，仍然采用高温处理的方式，利用固态相变的理论，使得材料的形态发生改变，提高材料的基本性能。这种方法操作简单，在机械设备的磨损失效防护中应用较为广泛。最后一种方法是完善材料的表面，主要利用喷丸对材料进行冷挤压操作，使材料产生塑性形变，提高耐磨性。

5 结语

在工业化飞速发展的时代，制造业领域为了提高生产效率，常常长时间使用机械设备进行生产制造。在机械设备中，存在着大量的金属材料，这些金属材料很容易产生磨损失效的现象，降低生产效率和企业的经济效益。在生产制造的过程中，由于机械设备的长时间运作，会导致不同原件间相互摩擦，同时设备与空气长时间接触会产生化学反应等，都会加速金属材料的磨损失效进程。为了缓解金属材料磨损失效的状况，需要改善生产制造环境，提高人员、技术和资金的支持，提高金属材料的耐磨性等等。