機(jī)械設(shè)備金屬材料的磨損失效及安全防范策略

高紅寶

（涼州區(qū)職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，甘肅 武威 733000）

在諸多的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，都需要利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行。尤其在制造業(yè)領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)備與整體生產(chǎn)直接掛鉤，設(shè)備的效率對(duì)生產(chǎn)起到了決定性的作用，也很大程度上左右了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但機(jī)械設(shè)備在正常運(yùn)作的過(guò)程中，常常會(huì)由于使用時(shí)間太長(zhǎng)或者摩擦過(guò)度而產(chǎn)生磨損的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)失效，同時(shí)大大縮短機(jī)器設(shè)備的壽命。

除此以外，還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量大幅度下降，生產(chǎn)成本加大，企業(yè)單位的經(jīng)濟(jì)效益整體下降。為了解決機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損失效的狀況，需要從磨損失效的基本原因出發(fā)，找出高效、針對(duì)性更強(qiáng)的方法來(lái)解決運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各類問(wèn)題。

1 機(jī)械設(shè)備磨損失效的原因分析

1.1 材料直接粘連嚴(yán)重

在金屬材料中，常常會(huì)產(chǎn)生磨損失效的現(xiàn)象。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的一個(gè)重要因素便是材料間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的粘連狀況。這種材料間的相互粘連，會(huì)直接導(dǎo)致材料出現(xiàn)失效。在金屬材料相互粘連的過(guò)程中，周圍的摩擦力會(huì)明顯增大，為相關(guān)的金屬部件帶去巨大的壓力。在金屬材料正常運(yùn)作的過(guò)程中，大部分時(shí)間處于滾動(dòng)的狀態(tài)，這時(shí)遇到強(qiáng)大的壓力阻力，表層應(yīng)力數(shù)值會(huì)逐步攀升[1]。在這樣的情況下，需要涂抹潤(rùn)滑劑減少摩擦力。而如果相關(guān)人員難以及時(shí)察覺，沒(méi)有及時(shí)使用潤(rùn)滑劑，則會(huì)使得表層應(yīng)力不斷攢聚，這些應(yīng)力會(huì)提高材料的溫度，表面溫度的升高會(huì)使得部分金屬部件產(chǎn)生局部融化的現(xiàn)象。這時(shí)后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)受到阻滯，溫度開始慢慢冷卻，使得各個(gè)部件之間相互粘連，直接切開原本金屬部件的銜接點(diǎn)，磨損部件的表面，產(chǎn)生大量碎渣，最終導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的磨損。

1.2 材料的腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重

在制造業(yè)中，機(jī)械運(yùn)作會(huì)導(dǎo)致各種金屬材料之間產(chǎn)生摩擦和接觸。但是在運(yùn)作的過(guò)程中，金屬材料除了可以相互接觸以外，還有可能會(huì)和空氣中的粉塵以及水汽產(chǎn)生不正常的接觸和摩擦。這種狀況下，如果相關(guān)人員沒(méi)有及時(shí)對(duì)粉塵和水汽等物質(zhì)進(jìn)行處理，便會(huì)使得金屬材料和這些物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，破壞材料內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)和功能[2]。金屬材料由各類金屬組成，金屬本身十分活躍，在與粉塵、水汽等接觸，很容易被腐蝕。除此以外，在正常運(yùn)作的過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移，被腐蝕的程度也會(huì)越來(lái)越重。當(dāng)金屬材料不斷被腐蝕，便會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備內(nèi)部和外部都產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損和失效。

1.3 細(xì)小的微粒摩擦

在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備的金屬部件之間會(huì)有數(shù)不勝數(shù)的微粒，這些微粒的體積較小，但看似微乎其微的這些微粒在長(zhǎng)時(shí)間的作用下也會(huì)使金屬部件難以正常高效發(fā)揮作用，產(chǎn)生一定程度的磨損失效狀況。在機(jī)械運(yùn)作的過(guò)程中，有時(shí)還會(huì)在無(wú)形中受到外力的干擾，這時(shí)金屬部件中的各類細(xì)小微粒會(huì)協(xié)助外力對(duì)整個(gè)部件產(chǎn)生干擾，進(jìn)一步損傷部件，讓金屬部件的表面產(chǎn)生凹凸不平的狀況。在后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程不斷推演的過(guò)程中，這些細(xì)小的微粒持續(xù)存在，慢慢地對(duì)金屬部件產(chǎn)生越來(lái)越嚴(yán)重的干擾，最終使得機(jī)械設(shè)備磨損失效，降低生產(chǎn)全局的效率，增加成本，減少經(jīng)濟(jì)效益[3]。

2 機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損的危害分析

機(jī)械設(shè)備的金屬材料，在使用的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生磨損失效的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象通常是由于元件之間的相互摩擦太大而造成。過(guò)度的摩擦和磨損會(huì)讓金屬材料的基本狀態(tài)發(fā)生改變，包括質(zhì)量、形態(tài)、大小等基本屬性，接著又會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致材料的光弧度、耐用度等物理性質(zhì)產(chǎn)生變化。這種元件間的摩擦現(xiàn)象，會(huì)隨著設(shè)備使用時(shí)間的增加而造成越來(lái)越嚴(yán)重的設(shè)備磨損。在制造業(yè)中，常常會(huì)長(zhǎng)時(shí)間使用機(jī)械設(shè)備，很容易受到嚴(yán)重的磨損而使得設(shè)備失效。同時(shí)，在制造過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備還會(huì)和空氣中的水汽和塵埃等相互接觸發(fā)生摩擦，導(dǎo)致磨損和失效?；谏鲜鲫愂隹梢园l(fā)現(xiàn)，金屬材料發(fā)生磨損失效是難以避免的。

在制造和生產(chǎn)過(guò)程中，金屬材料不同程度的磨損失效會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的整體效率，降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。除此以外，金屬材料表面的磨損失效，還會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性產(chǎn)生威脅。在機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的過(guò)程中，磨損程度會(huì)由于元件間或元件與空氣接觸時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷加深。當(dāng)磨損程度慢慢提高以后，會(huì)使得整個(gè)機(jī)械設(shè)備的安全性降低，工作的性能弱化，有時(shí)甚至?xí)?duì)相關(guān)的工作人員產(chǎn)生安全威脅[4]。

機(jī)械設(shè)備的金屬材料產(chǎn)生磨損和失效現(xiàn)象的速度，主要與設(shè)備和材料本身的質(zhì)量和技術(shù)水平有關(guān)。在當(dāng)下，我國(guó)的機(jī)械設(shè)備和材料的技術(shù)水平還有著一定的提升空間，技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用還不夠成熟，工業(yè)化起步也比較晚。在磨損程度上會(huì)超過(guò)一些技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這種磨損失效的現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展緩慢，對(duì)企業(yè)乃至整個(gè)行業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。

3 機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損失效的基本類型分類

在目前的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，制造企業(yè)常常會(huì)遇到機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損失效的問(wèn)題，這一問(wèn)題嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，令各個(gè)制造企業(yè)焦頭爛額。制造企業(yè)想要采取高效手段解決這一頻繁出現(xiàn)的磨損失效問(wèn)題，首先需要詳細(xì)了解金屬材料磨損的基本類型，依據(jù)不同的類型采取不同的做法，具體問(wèn)題具體分析。金屬材料的磨損失效，大致可以分成四個(gè)類別。

3.1 疲勞磨損失效

在當(dāng)下的制造業(yè)，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，各個(gè)制造企業(yè)存在著盲目擴(kuò)大產(chǎn)量，追求更高利益的行為。在這種行為意識(shí)下，管理層便會(huì)設(shè)定更高的產(chǎn)量目標(biāo)，為了達(dá)成這一目標(biāo)，便會(huì)需要機(jī)械設(shè)備更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行。但機(jī)械設(shè)備本身，在長(zhǎng)時(shí)間的工作運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)大幅增加接觸應(yīng)力。當(dāng)接觸應(yīng)力超過(guò)一定的限度，會(huì)產(chǎn)生一系列的不良反應(yīng)。金屬材料本身的承受能力是有限的，在接觸應(yīng)力不斷升高的過(guò)程中，會(huì)超出金屬材料的這種限度，進(jìn)行超負(fù)荷工作，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生疲勞磨損[5]。但在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，這種疲勞磨損常常會(huì)被相關(guān)的工作人員忽視。當(dāng)機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷狀態(tài)，便很容易產(chǎn)生嚴(yán)重的疲勞磨損，這種磨損會(huì)改變金屬材料的基本特性和物理屬性，同時(shí)金屬材料的表面還會(huì)產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而降低機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

3.2 磨粒磨損失效現(xiàn)象

除了疲勞磨損以外，在機(jī)械制造的過(guò)程中，也常常會(huì)出現(xiàn)磨粒磨損失效現(xiàn)象。這種磨損失效，主要的產(chǎn)生因素是金屬材料表面的磨粒。當(dāng)機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生接觸面之間的相互摩擦，當(dāng)摩擦接觸過(guò)于頻繁，便會(huì)產(chǎn)生許多不良現(xiàn)象。在長(zhǎng)時(shí)間頻繁摩擦的過(guò)程中，設(shè)備的整體性能可能會(huì)出現(xiàn)改變，甚至?xí)M(jìn)一步出現(xiàn)設(shè)備的失效問(wèn)題。當(dāng)金屬材料的應(yīng)力不斷擴(kuò)大，接觸面的沖擊力和摩擦加劇，便會(huì)加深磨粒磨損的程度，嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，甚至產(chǎn)生各種安全問(wèn)題，使得整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程難以穩(wěn)定有序進(jìn)行[6]。不同程度的應(yīng)力和沖擊也會(huì)使得磨粒磨損分成不同的程度，呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。磨粒磨損按照程度的不同主要可以分成三類，包括碾碎、擦傷和鑿屑。

3.3 微動(dòng)磨損失效

制造業(yè)的機(jī)械設(shè)備中，有著各式各樣的金屬材料。金屬材料本身，可以大致分成固定和滑動(dòng)兩類材料。在機(jī)械正常運(yùn)行的狀態(tài)下，固定的金屬材料對(duì)磨損的抗性較強(qiáng)，磨損程度會(huì)相對(duì)較低。與之相反，滑動(dòng)材料在產(chǎn)生磨損時(shí)，程度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定金屬材料，也更容易產(chǎn)生嚴(yán)重的失效現(xiàn)象。除了金屬材料本身的運(yùn)動(dòng)狀況以外，金屬材料本身和副材料也處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，這種狀態(tài)下的微動(dòng)，幅度明顯小于不同設(shè)備之間的宏觀運(yùn)動(dòng)，但這種微動(dòng)同樣也會(huì)導(dǎo)致摩擦的產(chǎn)生，長(zhǎng)時(shí)間工作的狀態(tài)下也會(huì)導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生磨損，機(jī)械設(shè)備會(huì)在磨損程度加深的過(guò)程中產(chǎn)生失效。這種由于材料之間的接觸和微動(dòng)產(chǎn)生的摩擦導(dǎo)致的磨損失效，便是微動(dòng)磨損失效的重要體現(xiàn)形式。

3.4 腐蝕磨損失效

制造行業(yè)的機(jī)械設(shè)備中，存在著諸多的金屬材料，這些材料中的金屬活躍性一般較高。在工作的過(guò)程中，又一般會(huì)和空氣相互接觸。這些金屬在和空氣中的水汽、粉塵和各類氣體進(jìn)行充分接觸的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)。這些反應(yīng)的產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生一系列的不良影響，最為明顯的便是金屬材料的腐蝕問(wèn)題，當(dāng)金屬材料被腐蝕以后，很容易產(chǎn)生磨損，這便是常見的腐蝕磨損。這種磨損現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生大量的腐蝕碎屑物，這些碎屑物在一定的條件和環(huán)境狀態(tài)下，會(huì)和設(shè)備進(jìn)行接觸，讓機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生磨損，逐步形成一個(gè)惡性循環(huán)，進(jìn)一步損害機(jī)械設(shè)備中的金屬材料。

4 機(jī)械設(shè)備金屬材料磨損失效的相關(guān)防護(hù)舉措

4.1 改善設(shè)備運(yùn)作的周邊環(huán)境

在制造業(yè)機(jī)械設(shè)備中，金屬材料十分容易受到環(huán)境中各類微粒的干擾，產(chǎn)生不同程度的損壞，進(jìn)而使得整個(gè)設(shè)備產(chǎn)生磨損失效的現(xiàn)象。為了有效防范這種金屬材料的損壞現(xiàn)象，需要相關(guān)的工作者注重對(duì)金屬材料和其他副材料的檢測(cè)，需要定期對(duì)各類材料進(jìn)行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要及時(shí)進(jìn)行維修。在正常運(yùn)作的過(guò)程中，還需要提高每個(gè)部件之間的默契程度，需要適當(dāng)添加潤(rùn)滑劑，減少部件之間的摩擦力[6]。在運(yùn)作的過(guò)程中，由于長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷運(yùn)作，常常會(huì)產(chǎn)生一些老化的材料和部件。針對(duì)這些老化現(xiàn)象十分嚴(yán)重的部件，需要進(jìn)行及時(shí)的整改和替換。除此以外，還需要為機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)作提供良好穩(wěn)定的環(huán)境，提高金屬部件的使用壽命。對(duì)于全部的金屬部件和設(shè)備，相關(guān)的維修工人需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并維修替換。在整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的各類問(wèn)題，相關(guān)人員需要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并做好一切的預(yù)防工作，保障設(shè)備的正常運(yùn)作。

4.2 選取合適的材料配合機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行

在生產(chǎn)制作的過(guò)程中，為了提高工作效率，許多企業(yè)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用機(jī)械設(shè)備開展相關(guān)作業(yè)，致使金屬材料產(chǎn)生不同程度的磨損失效。為了緩解材料的損壞現(xiàn)象，提高整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率，需要為機(jī)械設(shè)備配備更為協(xié)調(diào)適應(yīng)的材料，同時(shí)需要對(duì)內(nèi)外部的其他因素加以詳細(xì)的考慮，包括整體的運(yùn)作環(huán)境以及材料本身的各類屬性和功能。在選擇材料的時(shí)候，需要依據(jù)不同的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行具體分析。例如，對(duì)于那種對(duì)抗磨損有著較高要求的設(shè)備，需要相關(guān)人員在選擇材料時(shí)盡可能傾向于密度更大的，同時(shí)需要配合相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行完善和調(diào)節(jié)。除了需要加強(qiáng)抗磨損性能之外，還需要在運(yùn)作生產(chǎn)的過(guò)程中謀求生產(chǎn)的便捷性，降低資源的消耗，采用節(jié)省材料和資源的部件，提高資源的利用效率[7]。

4.3 提高工作人員的專業(yè)素養(yǎng)和能力

為了讓金屬材料磨損防范工作高效完成并保證更高的安全性，需要配備更為專業(yè)和負(fù)責(zé)的技術(shù)和管理人員對(duì)整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行高效管控。對(duì)現(xiàn)有的工作人員，需要進(jìn)行更加專業(yè)的培訓(xùn)，提高工作人員的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)能力，改善工作中存在的各種弊端?？梢砸M(jìn)更多的高端技術(shù)人才和管理人才，充分利用當(dāng)下的產(chǎn)教融合戰(zhàn)略進(jìn)行校企合作，并建立更為完善的獎(jiǎng)懲體系和監(jiān)督體系，提高工作人員和管理人員的工作效率。提高相關(guān)管理者的責(zé)任意識(shí)，規(guī)范流程細(xì)節(jié)。管理工作意義重大，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程起著十分重要的調(diào)控指導(dǎo)作用，需要管理者具有較高的責(zé)任意識(shí)和專業(yè)素養(yǎng)，同時(shí)需要在每個(gè)環(huán)節(jié)中謹(jǐn)慎和細(xì)致，處理好每個(gè)細(xì)節(jié)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。同時(shí)，在管理過(guò)程中，需要管理者時(shí)刻關(guān)注生產(chǎn)制造過(guò)程的質(zhì)量和實(shí)際效果，高效進(jìn)行磨損防護(hù)工作的開展。相關(guān)工作者應(yīng)深入學(xué)習(xí)金屬材料磨損預(yù)防的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在工作中規(guī)范每個(gè)細(xì)節(jié)的操作流程[8]。

4.4 加大對(duì)生產(chǎn)制作的資金投入

金屬材料磨損失效的防范過(guò)程較為復(fù)雜，需要大量的資金投入，但目前的政府資金供給力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，資金來(lái)源也十分有限。為了提高整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性，除了需要各級(jí)政府加強(qiáng)對(duì)金屬材料磨損失效問(wèn)題的資金支持外，還需要各個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)部門加強(qiáng)工作體系的完善，并從多種渠道籌集更多的資金。最后，將籌集到的資金投入到設(shè)備的建設(shè)和材料的篩選上，完善現(xiàn)有的設(shè)施和技術(shù)，并加強(qiáng)對(duì)人員的安全知識(shí)和技能培訓(xùn)，讓相關(guān)工作人員的安全意識(shí)進(jìn)一步提高，處理安全隱患的技能更加?jì)故臁?/p>

4.5 提高金屬材料的耐磨性

機(jī)械設(shè)備中，使用的大部分材料都是金屬材料，在目前，金屬材料的磨損失效問(wèn)題成為制約我國(guó)制造業(yè)迅速發(fā)展的重要關(guān)卡。為了減少金屬材料的磨損失效，需要從金屬材料本身出發(fā)，不斷提升金屬材料的耐磨性，進(jìn)而讓金屬材料面對(duì)外界的摩擦和空氣接觸有著更強(qiáng)的抗性，提高使用壽命，為企業(yè)生產(chǎn)帶去更多的經(jīng)濟(jì)效益。提高金屬材料耐磨性的方法較多，其中十分常見的方法主要有五個(gè)。首先是強(qiáng)化表面的薄膜，來(lái)減弱外界其他原件和空氣對(duì)金屬表面的摩擦效果，主要采用的方法有離子注入和電鍍等等。第二種方法是進(jìn)行化學(xué)熱處理，但是這種方法的適用范圍較小，通過(guò)對(duì)其他原件的滲入使得材料化學(xué)成分局部調(diào)整，這種方式的成本耗費(fèi)較高，同時(shí)也會(huì)一定程度上降低生產(chǎn)效率。第三種方法是強(qiáng)化金屬材料的表面合金，主要利用高溫條件融化金屬的表層，接著進(jìn)行迅速的冷卻，改變金屬材料的表面狀態(tài)，強(qiáng)化表面的合金。第四種方法是對(duì)材料表面進(jìn)行熱處理，仍然采用高溫處理的方式，利用固態(tài)相變的理論，使得材料的形態(tài)發(fā)生改變，提高材料的基本性能。這種方法操作簡(jiǎn)單，在機(jī)械設(shè)備的磨損失效防護(hù)中應(yīng)用較為廣泛。最后一種方法是完善材料的表面，主要利用噴丸對(duì)材料進(jìn)行冷擠壓操作，使材料產(chǎn)生塑性形變，提高耐磨性。

5 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)化飛速發(fā)展的時(shí)代，制造業(yè)領(lǐng)域?yàn)榱颂岣呱a(chǎn)效率，常常長(zhǎng)時(shí)間使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)制造。在機(jī)械設(shè)備中，存在著大量的金屬材料，這些金屬材料很容易產(chǎn)生磨損失效的現(xiàn)象，降低生產(chǎn)效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，由于機(jī)械設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，會(huì)導(dǎo)致不同原件間相互摩擦，同時(shí)設(shè)備與空氣長(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)等，都會(huì)加速金屬材料的磨損失效進(jìn)程。為了緩解金屬材料磨損失效的狀況，需要改善生產(chǎn)制造環(huán)境，提高人員、技術(shù)和資金的支持，提高金屬材料的耐磨性等等。