車輛機(jī)械零件的磨損與預(yù)防策略研究

劉百新

（安徽中和司法鑒定中心，安徽 合肥 230041）

車輛機(jī)械零件的磨損與預(yù)防策略研究

劉百新

（安徽中和司法鑒定中心，安徽 合肥 230041）

隨著車輛種類、數(shù)量的不斷增加，車輛機(jī)械零件出現(xiàn)故障的情況也越來(lái)越多。磨損是車輛機(jī)械零件主要的失效形式，按磨損機(jī)理劃分，可分為粘著、磨料、疲勞、腐蝕、氣蝕和微動(dòng)磨損等幾種。文章通過(guò)對(duì)車輛機(jī)械零件磨損的研究，提出磨損預(yù)防的合理措施，達(dá)到延長(zhǎng)車輛機(jī)械零件使用時(shí)間，有效提高車輛使用壽命的目的。

車輛；機(jī)械零件；磨損分析；預(yù)防策略

車輛機(jī)械零件有很多種失效形式，以磨損、疲勞、腐蝕等最為常見(jiàn)，其中磨損為最主要的失效形式，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示，75%以上車輛機(jī)械零件的報(bào)廢是由磨損而引起的。其主要原因是由于車輛機(jī)械零件長(zhǎng)期在高溫、高壓等惡劣環(huán)境和條件下工作，致使零件表面長(zhǎng)期經(jīng)受接觸磨擦，產(chǎn)生磨損，進(jìn)而造成零件的失效報(bào)廢，導(dǎo)致車輛故障多發(fā)，使用性能降低。這些磨損及其產(chǎn)生的問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，不僅損害車輛的使用性能，影響車輛的正常使用，還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。文章主要從六個(gè)方面對(duì)車輛機(jī)械零件的磨損進(jìn)行分析研究，并且對(duì)此提出具體的預(yù)防措施。

1 粘著磨損

粘著磨損是指車輛機(jī)械零件相互接觸的摩擦表面，在接觸點(diǎn)之間由于引力粘附或局部高溫熔著，使摩擦表面的金屬發(fā)生轉(zhuǎn)移而引發(fā)的磨損。

其表現(xiàn)形式因零件摩擦面間的強(qiáng)度和硬度的不同而不同，主要表現(xiàn)為：輕微磨損、涂抹、擦傷、膠合和咬死五種形式。這類磨損發(fā)生時(shí)極易引起潤(rùn)滑油膜破裂，使接觸點(diǎn)形成強(qiáng)粘著，導(dǎo)致摩擦熱量難以散發(fā)，使粘著點(diǎn)發(fā)生塑性變形，甚至被剪切撕脫。循環(huán)反復(fù)的粘著和撕脫，形成粘著磨損。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致摩擦表面被破壞，使其停止正常運(yùn)行，引發(fā)機(jī)械事故。

主要預(yù)防措施：一是應(yīng)保證兩摩擦表面間具有易剪切的薄膜。薄膜可采用邊界膜和油膜等，其中邊界膜使用較為廣泛。要求車輛機(jī)械零件各潤(rùn)滑部位應(yīng)當(dāng)選用合適的潤(rùn)滑油，同時(shí)要在潤(rùn)滑油中添加一定數(shù)量的極壓抗磨添加劑，使之摩擦?xí)r在零件表面形成邊界膜，達(dá)到在摩擦中有效保護(hù)零件的作用。還可以利用固體潤(rùn)滑劑，在邊界潤(rùn)滑和液體潤(rùn)滑失效時(shí)，減少摩擦與磨損。二是正確選擇適當(dāng)?shù)哪Σ粮迸鋵?duì)材料。如采用互溶性小的材料配對(duì)組成摩擦副，粘著傾向小，不易發(fā)生粘著磨損?；蛞唤M摩擦副中，選擇表層較弱的金屬，從而減少磨損量。三是在零件處理中進(jìn)行改性處理，避免發(fā)生粘著磨損。

2 磨料磨損

磨料磨損是指由硬質(zhì)顆粒與運(yùn)動(dòng)的零件相互摩擦引起的零件表面材料損失現(xiàn)象。它是最為常見(jiàn)的零件失效形式，也是較為嚴(yán)重的車輛機(jī)械零件磨損，是許多機(jī)械零件的主要破壞形式。

磨料磨損過(guò)程是一個(gè)繁雜的多種因素共同作用的摩擦學(xué)系統(tǒng)。磨料的特性，外部條件以及被磨材料是該系統(tǒng)的主要因素，系統(tǒng)中任意因素的變動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致該系統(tǒng)發(fā)生變化。

主要預(yù)防對(duì)策：一是阻止磨料進(jìn)入摩擦副之間。要求在車輛使用時(shí)要按時(shí)、按質(zhì)對(duì)空氣濾清器、燃油濾清器和機(jī)油濾清器進(jìn)行清潔和更換，使其始終處于良好狀態(tài)。同時(shí)，要對(duì)各管路接頭及其結(jié)合面處進(jìn)行全面檢查，確保無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象。車輛的維修保養(yǎng)場(chǎng)所要保持環(huán)境清潔，要選擇在空氣中含塵量小和地面塵土少的地方進(jìn)行。零件裝配前，要認(rèn)真查看，清洗干凈。二是對(duì)于容易磨損的機(jī)械零件進(jìn)行改性處理，提升零件的表面硬度。在改性過(guò)程中應(yīng)把握摩擦面硬度高于磨料硬度的原則，提升零件的耐磨性，使零件磨料降低磨損現(xiàn)象。

3 疲勞磨損

疲勞磨損是指有相對(duì)滾動(dòng)的零件摩擦面，在接觸應(yīng)力周期性的作用下，摩擦面材料發(fā)生疲勞破壞和微粒脫落的現(xiàn)象。疲勞磨損表面外觀呈現(xiàn)裂紋或點(diǎn)蝕狀，甚至出現(xiàn)疲勞脫層。一般都經(jīng)歷裂紋的萌生、擴(kuò)展、斷裂三個(gè)過(guò)程，可以說(shuō)是材料疲勞斷裂的一種特殊方式。疲勞破損可以認(rèn)為是一種獨(dú)立的，而且是相當(dāng)普遍的磨損形式。

疲勞破損主要受材料性能、表面粗糙、潤(rùn)滑與潤(rùn)滑劑、環(huán)境的影響。主要預(yù)防措施：一是零件的質(zhì)量必須保證滿足要求。特別是要求零件表層材料品質(zhì)要切實(shí)得到保證，防止出現(xiàn)零件表面的缺陷，如軟點(diǎn)、夾雜物、劃痕凹坑和腐蝕坑等，這些地方都有可能成為裂紋的發(fā)生源。二是提高零件的表面品質(zhì)。零件表面粗糙度愈小，則抗疲勞磨損的能力就愈強(qiáng)。三是通過(guò)噴丸、激光表面沖擊、表面滲碳滲氮等表面改性工藝，使零件的抗磨損能力得到進(jìn)一步提高。

4 腐蝕磨損

腐蝕磨損是指機(jī)械零件在腐蝕性的氣體或液體環(huán)境中，相對(duì)滑動(dòng)摩擦?xí)r，摩擦表面材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，生成新的物質(zhì)，這些腐蝕產(chǎn)物在摩擦過(guò)程中被磨掉而引起的材料損失現(xiàn)象。這種磨損是腐蝕和摩擦共同作用的結(jié)果。

在腐蝕磨損的過(guò)程中，材料表面的介質(zhì)溶液不斷受到機(jī)械攪拌作用，其成分與溶液本體保持一致，從而消除了濃差極化現(xiàn)象，使腐蝕得以加速進(jìn)行。腐蝕磨損可分為氧化磨損和特殊介質(zhì)腐蝕磨損。

減少腐蝕磨損發(fā)生的措施：一是車輛在使用過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件要保證其合理性，注意避免發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在不合理的條件下工作；要保證車輛的正常行駛，避免車輛頻繁啟動(dòng)或在行駛中突然加、減速，以減少腐蝕磨損的產(chǎn)生。二是對(duì)易發(fā)生腐蝕磨損的零件進(jìn)行表面改性處理，通過(guò)鍍鉻、鍍錫、覆蓋油漆、塑料等非金屬層、激光熔覆等獲得防腐蝕保護(hù)層，減緩零件的腐蝕磨損。

5 氣蝕

氣蝕是指當(dāng)機(jī)械零件與液體接觸，并在相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，液體在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的氣泡破裂沖擊零件金屬表面，造成零件表面疲勞破壞微粒脫落的現(xiàn)象。一般在氣蝕發(fā)現(xiàn)前，都會(huì)先有麻點(diǎn)坑，在氣蝕的長(zhǎng)期作用下這些麻點(diǎn)坑范圍、深度就會(huì)逐漸增大，最終導(dǎo)致機(jī)械零件被侵蝕擊穿，發(fā)展成機(jī)械故障。

減少氣蝕破壞的措施：一是防止和減少氣泡的形成。二是如不可避免產(chǎn)生氣泡時(shí)，要設(shè)法使氣泡在遠(yuǎn)離機(jī)件表面的地方破裂。

6 微動(dòng)磨損

微動(dòng)磨損是指互相接觸并被壓緊的兩個(gè)表面間，發(fā)生低幅往復(fù)切向振動(dòng)時(shí)，零件表面材料發(fā)生微粒脫落的現(xiàn)象。微動(dòng)磨損發(fā)生在相對(duì)靜止的零件表面，如發(fā)動(dòng)機(jī)固定處、螺栓聯(lián)接等處，特征是零件表面出現(xiàn)麻點(diǎn)或溝槽。微動(dòng)磨損的絕對(duì)磨損量雖然很小，但危害很大，它使零件的配合精度下降，使零件的疲勞強(qiáng)度降低，最終將導(dǎo)致零件疲勞斷裂。

主要預(yù)防措施：一是最大限度地減小零件配合表面之間的振動(dòng)。二是使用螺栓緊固零件應(yīng)考慮足夠的預(yù)緊力，可以采取在螺栓連接中加彈簧墊圈或非金屬墊圈等預(yù)緊方法。三是用固體潤(rùn)滑劑涂覆在零件配合表面之間，以減緩零件的微動(dòng)磨損。

總之，車輛機(jī)械零件的磨損，是在多種磨損機(jī)理的綜合作用之下產(chǎn)生的結(jié)果。因此，延長(zhǎng)車輛機(jī)械的使用壽命，就必須對(duì)車輛機(jī)械零件磨損機(jī)理進(jìn)行深入細(xì)致的分析和研究，從中找到防止和減少磨損的方法，找到切實(shí)有效的預(yù)防措施，達(dá)到減少車輛機(jī)械故障，提高車輛機(jī)械零件使用壽命的目的，從而實(shí)現(xiàn)車輛整體使用性能的提升和車輛使用年限的提高。

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劉百新（1982-），男，安徽懷寧人，大學(xué)本科，機(jī)械助理工程師，主要研究方向：車輛機(jī)械零件的磨損與預(yù)防策略。