机加设备滑动部件常见研伤故障分析与修复

朱学辉 李海峰

摘 要：分析阐述机床滑动部件研伤故障的原因及预防解决方法。

关键词：研伤、摩擦副、油膜、滑动轴承、导轨、短段热焊法、激光熔覆技术

金属加工设备中滑动部件的研伤问题普遍纯在于各种加工设备中，无论是普通设备还是数控设备，普通润滑状态还是静（动）压部件都会伴随着研伤问题的出现，此类故障会破坏机床的加工运行精度，同时影响机床的使用寿命，严重时能使滑动件终止运行。特通过此文章与大家共同分析、探讨研伤的发生原因后果及解决方案。

机床上常见的研伤，按产生的原因主要可分为两种类型：一是粘着磨损型研伤，另一种是磨粒磨损型研伤。现就这两种类型研伤产生的原因、预防措施及修复方法，做以具体分析。

1.粘着磨损型研伤：磨擦副在相对运动时，由于互相磨擦，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面，致使磨擦表面产生了划痕与沟槽，称为粘着磨损型研伤。

1.1.粘着磨损型研伤的产生过程：滑动表面从微观的角度讲也是凸凹不平的，当两个磨擦表面接触时，由于接触应力的存在表面产生弹性、塑性变形，使接触面积逐渐增大，长期在这种情况下运行，金属接触表面上将出现牢固的粘着点。接触点由于摩擦因素继而会产生粘着、撕脱、粘着、撕脱的循环过程，使接触表面的材料从一个表面转移到另一表面上，从而使其中一个表面（或两个表面）上形成划痕，也就是形成粘着磨损型的研伤。

1.2.粘着磨损型的研伤常见场合：在机床运行初期，轴和滑动轴承处于摩合期的磨损； 凸轮副、蜗杆副、齿轮副间的摩擦表面；机床的滑板与导轨在缺乏润滑油而导致干磨擦时常会产生此类研伤；轴与滑动轴承当润滑不良而出现的“抱轴”，大都会产生这种研伤；大型机床的导轨缺油引起的大面积研伤也会产生咬死。

1.3.粘着磨损型的研伤的影响因素及预防措施：

1.3.1.润滑因素：磨擦表面若始终保持足够强度润滑油膜，就可以有效防止和控制粘着磨损型研伤的产生和发展。另外合理的选用润滑油可以保证润滑油膜吸附能力及油膜强度，提高抗研伤的能力。

1.3.2.压力因素：粘着磨损型研伤，一般是随着压力的增大而增加，所以使用机床时，要避免超负荷运行。另外，机床在大修理时，其导轨进行淬火处理也有很大效果。

1.3.3.温度的因素：在摩擦过程中所产生的热量过高时会破坏润滑油膜，使金属接触表面形成干摩擦或半干摩擦；重者，会使材料处于回火状态而降低材料硬度，可见，选用热稳定性高的材料或加强冷却等措施，是防止因温度而导致粘着磨损型研伤的有效方法。

1.3.4.滑动速度的因素：在压力一定的情况下，滑动速度小，形成润滑油膜的作用就减小，根据机床的使用规范合理地选择滑动速度可以防止产生粘着磨损型研伤的倾向发生。

1.3.5.表面粗糙度的因素：一般说来，摩擦副表面光洁度越小，抗粘着磨损型研伤的能力就越大。但摩擦副表面光洁度降得过低，润滑剂储存于摩擦面之间的环境变差，又易导致研伤，所以当机床导轨上的花纹（即钳工刮研纹路）磨损后，在机床维护保养时，常常重新在上刮研上花纹，以便于储油，预防研伤。

2.磨粒磨损型研伤：

磨粒磨损型研伤的产生机理： 硬颗粒进入两摩擦表面之间后受到两个力的作用，垂直于表面与平行与表面的力。硬颗粒在前者作用下刺入表面，而在后者作用下产生切向运动，留下划痕和沟槽，即研伤。主要原因在于意外磕碰滑动面原及因外物进入滑动表面。

磨粒磨损型研伤的预防：

2.1.防止摩擦副表面磕伤碰伤：如已发生碰伤情况可以对产生的凸起和毛刺用油石或刮刀及时修平；对出现的凹坑要尽可能修补。

2.2.保持防护罩完好，一旦发现硬颗粒或杂物进入摩擦面之间，应立即排除，并查明原因防止研伤产生或扩展。

3.常见研伤的修复方法：

3.1.滑动轴承与轴的修复：

滑动轴承表面被研伤后，首选的修复方案应是油石刮研方法修复。当轴颈有研伤后，可在强度允许的情况下磨削轴颈、更换滑动轴承的方法。条件允许的情况下建议采用冷焊接技术，轴颈修复后，根据修复后轴颈尺寸重新配做滑动轴承（或轴套）。

3.2.机床导轨的修复：

对于机床导轨的轻微研伤和擦伤，只要用刮刀或油石修复，即可继续运行。而对胶合性研伤，面积不大时则可采用焊补或充填粘补（如可赛新等粘接材料）的方法来修复。如研伤表面过大且研伤严重者则需通过精刨、精磨或粘板、镶板等方法修复。

需要注意的是在采用冷焊修复研伤导轨时，焊后粗打磨时会发现导轨上有较多小圆气孔，这是导轨研伤处吸油过多所致。导轨虽经除油并且是预热后施焊，但在焊接高温下，油脂会从母材深处虹吸上来，而冷焊法的冷却速度大，气体来不及逸出而滞留于焊缝中以致形成气孔。为此，除油是个关键步骤，为此宜采用短段热焊法焊接。

短段热焊法：即将施焊的焊段预热至600-700℃，再施补焊，再预热下一个焊段（600-700℃），再施焊，以此类推。由于每个焊段长度控制在25-40mm，且焊接前预热温度高，能及时彻底清除虹吸上来的油脂，因此焊缝磨削后几乎不会产生气孔等缺陷，短段热焊法修复导轨研伤的分散退步施焊焊序及焊接方向如图所示。

短段热焊法修复工件，工件的整体温度仍较低，属冷焊范畴，该方法要求气焊工紧密配合，预热和施工交替进行，再加上锤击，缓冷保温等，操作较繁琐。

另外逐渐兴起激光熔覆技术是一项先进的特殊技术，其原理为通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添加熔覆层，加工过程中热影响区和热变形小，不改变基材内部金属性能。与堆焊、喷涂、电镀相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多等特点。能较好的运用于高精设备核心部件的磨损研伤修复工作。

作者简介：

朱学辉（1976.10-），汉族，黑龙家省哈尔滨市人，哈尔滨电机厂有限责任公司，工程师，大专学历，机械制造工艺及装备