机械设备金属材料的磨损失效及安全防范策略

刘晓玲

（兰州石化职业技术大学，甘肃 兰州 730207）

机械设备是工业设备制造当中最为重要的一种材料，长期以来，机械设备的金属材料磨损造成了较为严重的经济损失，也影响工业生产的安全性，甚至影响工程的进度，浪费一定程度的自然资源，解决这一现象，可以具备良好的经济价值，社会价值和环境价值。因此，从不同的角度探讨机器磨损的因素是我们找寻原因的一个重要的路径。

1 机械设备金属材料磨损失效的原因

1.1 材料之间的粘连

造成金属设备的磨损失效，材料之间的粘连是造成磨损失效的主要原因，粘连在一起的金属材料摩擦力会增加10%～400%，因此机械设备很可能在粘连的情况之下运行的阻力极大，金属部件会承受极大的压力，例如用于捶打的机械设备，金属材料如果出现粘连，正常滚动的金属部件就会承受300%以上的压力，因此就会出现不同程度的磨损。在这样的情况之下，如果不能够加装足够的润滑剂，积攒的应力就会快速融化掉这些粘连的金属部件，因而造成严重的磨损[1]。除此之外，粘连的金属部件之间在不断变化的温度之下，衔接点的切向力被正面的剪断，也会造成金属部件之间的严重磨损，甚至很多金属会在这样的冲击之下直接变成碎渣，影响整体金属部件的运行可靠性和稳定性，造成机械设备整体的磨损。

1.2 材料的腐蚀问题

腐蚀也是造成金属材料磨损的一个重要原因，机械设备运行的环境不同，受到的腐蚀也会明显的不同，各种各样的金属材料在运行的过程当中相互接触，也会携带空气当中的一些粉尘或者水汽当中的一些物体，这些物质相互摩擦就会造成侵蚀的情况。如果技术人员不能够有效的清除表面粘的这些磨损的材质，就会诱发一系列的化学反应，尤其是在相互摩擦的金属材料内部，材料内部会受到高温的影响，发生一些结构性能的转变[2]。一些金属本身就比较活泼，在空气和水的双重作用之下被腐蚀是比较常见的一种情况，不可能完全的避免，还有一些金属材料所处的环境非常的复杂，加之外来的因素以及金属材料所处的速度，磨损的速度也会显著的加快。这种情况之下的金属材料从表层到里层都会出现不同程度的损坏而影响整体的情况。

1.3 微粒摩擦造成的磨损失效

机械设备本身就会存在一些细小的微粒，这些微粒会增大金属材料内部的摩擦性，不同的金属材料会携带不同的细小微粒。在实际运行的状态之下机械设备所受到的这种外力的冲击，不可避免的会出现一些磨损，而这些小威力也会参与到后续的腐蚀和粘连当中，加剧金属材料的磨损，一旦出现上述磨损，金属材料的物理性能就会受到显著的影响，其形态，体积和性能都会发生一定程度的改变[3]。例如金属材料自身的性能短于其使用的年限，机械设备的运作时间长了之后严重效能降低，甚至直接造成机器的报废，不能使用也会影响操作员工的安全问题，造成意外事故的发生，影响整个生产链条的安全。我国科学技术工业的起步较晚，在整体环境打造以及金属材料的选择上也有一定的不足。

2 机械设备金属材料磨损安全防护策略

2.1 改善机械设备的工作环境

机械设备一般对于工作空间有较高的要求，如果才料的杂质较多，或者空间的温度，湿度不能够适合机械设备的操作，那么机械设备上的金属材料磨损的概率就会比较大，因此在进行机械设备操作，安装选择时，要匹配空间的实际条件，较高湿度的空气要注重及时的通风设备所存放的空间，禁止注入一些有害的挥发性的气体，同时定期检测设备所处的环境是否容易发生物理化学的反应，检测活跃气体的实际含量，例如检测空间内氧气的含量，分析金属材料受到氧气侵蚀，腐蚀所产生的磨损情况，避免机械设备与周围复杂的气体或复杂的化学物质产生严重的反应而带来金属材料的磨损。哎，对于已经出现的金属材料磨损的情况也要及时的进行补救，避免磨损进一步的扩大，而影响机械设备的实际运行。

2.2 定期进行润滑

润滑，保养，就是对机械设备，金属材料附着一层润滑油么，通过这样的方法，隔绝机械设备，金属材料与外界的接触，减少机械设备，金属材料之间的直接碰撞，降低摩擦阻力，改善金属材料的实际使用寿命。对于制造业的机械设备而言，通过定期润滑保养的方法可以提高生产效率，改善经济效益，促进机械设备使用寿命的增长，改善机械设备生产产品的实际质量[4]。生产维修人员需要定期对机械设备开展保养，机械设备长期使用过程当中必然会出现表面干燥的情况，一旦发现干燥就要及时的进行补救，但是如果观察到表面干燥，表明机械设备的金属材料已经出现了一定程度的磨损，因此要防患于未然，制定良好的润滑保养的周期，避免机械设备，金属材料的摩擦力增大，降低金属材料之间的相互碰撞，以提高机械设备的应用有效性。定期的保养可以借助数据化的管理方法，如果机械设备应用的强度比较大，连续作业的时间比较高，以及所处的材料环境比较干燥，那么就要提高保养的频次，如果所处的环境比较适宜，湿度比较大，可以适当的降低润滑保养的频次，避免润滑，保养过于频繁，而影响机械设备，金属材料的实际应用效果。

2.3 提高金属材料的耐磨性

金属材料本身的性能会影响其耐磨性，因此在设计机械设备时，选择更加耐磨的金属材料替代一些较为软质，容易发生变形或容易受到侵蚀的金属材料，也是一种比较重要的手法。首先，在应用替代材料时，可以选择强化本面薄膜的方法，提高机械设备的应用效果。大部分机械设备在高速运转的过程当中，表面材料会与空气进行摩擦和接触，因此防止表面与空气之间的摩擦是一种主要的减少磨损的思路。通过注入离子的方法可以隔绝金属材料和空气，降低空气阻力和摩擦力，还可以采取气相沉淀的方法，加强金属材料与金属材料之间的格局。必要的情况之下，对于一些不耐磨的金属，还可以采取电镀的方法，使金属材料的表面可以形成一种抗氧化，腐蚀或耐特殊气体腐蚀的薄膜，形成一层耐磨层，对抗各种气体的侵蚀和其他金属的腐蚀。其次，可以采取化学热处理的方法，对于金属材料进行变性处理，一些金属材料在制作，使用的过程当中，可以通过化学热处理的方法改变原有的表面化学成分，使其发生一些更为稳定的化学反应。但是这种热处理的时间比较长，对于一些特殊的机械设备可能会影响其运行，尤其是一些转速比较高的机械设备，这种方法的适用范围比较小。除此之外，还可以采取强化表面合金的方法，例如在原有的机械设备表面，电镀其他的金属，通过表面高温融化的方法快速得石表面的金属冷却，使其游业态转为固态，以达到强化原有金属的目的。这种情况可以有效防止金属材料磨损的发生，形成新的强化表面合金，以改善金属的摩擦硬度。最后还可以完善材料的表面，这种处理方法主要是对金属的表面进行处理，使得金属的抗拉张能力，抗磨能力在短时间内得到提升，通过喷丸对金属表面进行有效的躲闪，这样的方法能够进一步提高金属材料在高速运转之下的耐磨程度，最终改变金属材料的实际效应，提高整体的应用效果。

例如某煤矿的机械设备，金属材料，刮板输送机出现了磨损，这种磨损就是有腐蚀，摩擦和摩擦磨损两种形式而造成的。摩擦磨损主要集中在布槽链条，刮板内，而腐蚀磨损主要集中在链条和齿轮内部。工作人员通过分析了解两种不同材料的磨损情况，看到了中不槽磨损和链条磨损的主要形式分析这些链条传动效率异常而造成的危害，加强了重视，对于采煤机磨损失效的问题开展了分析，并选择了针对性的处理方法，主要包含以下几个步骤，第一，针对链条所出现的磨损情况，采取合理的生产工艺，对于容易磨损的部分进行精加工和冶炼，对强度任性铸造的质量开展有效的升级，选择更加优质的淬火工艺，表面堆焊工艺，喷涂工艺和复合镀工艺方法，对已有的生产环节进行改造，尽可能提高链条的实际质量，第二，工作人员进行合理的链条维修和养护，尽可能改变井下潮湿的环境，在链条表面的轴承处涂抹耐腐蚀和耐磨损的材料，杜绝超载和超速，并且针对工况条件及时的进行分析，延长链条的使用寿命。并且工业项目小组针对链条出现的问题，进行材质方面的升级，投入更多的时间进行新设备耐磨材料的研发，把握磨损的规律，降低磨损率，达到了较为良好的效果，减慢了磨损的速度，稳定了磨损的状态。及时的发现事故的隐患，尽可能减少意外事故的发生。经过上述处理，该项目小组共发现隐患12处，2019年12月～2021年6月意外事故发生次数为零，机械效率始终保持在设计效率的102%左右。机械性能，整体良好，噪声和振动情况发生概率显著降低，给整体施工车间带来了明显的经济价值和安全价值。

3 结论

综上所述，对抗机械设备，金属材料磨损失效的办法在于提高机械设备的整体性能，建设完善的维修保养制度，选择合适的机械设备材料，并确定安装工艺，不断完善自做方法，将机械设备放置在良好的运作环境当中，减少机械设备，金属材料所受到的外部侵蚀，认清金属材料磨损的危害，加强制度建设，提高对金属材料磨损的重视，全面升级施工作业的工艺水平。