降低机械磨损

HEATS

    在不少人心目中，认为机械零部件的硬度愈高，就愈耐磨；认为要提高耐磨性能，就必须提高硬度；认为要提高硬度只有，一，整体更换，采用硬度更高的机械材料，二，进行零部件物理性能处理，提高其表面硬度。硬度几乎成为耐磨性能的标志。这样的看法其实是不全面的。众所周知的，巴氏耐磨合金就是一个明显的例外。但是由于巴氏合金的工艺操作比较复杂，质量控制相对困难，而且耐磨性能也不够突出，因此采用范围不广。现代高分子复合材料及其成型工艺的出现，开始在扭转形势。
    高分子复合材料之所以能惊人地提高机械耐磨性，主要原因有四：
    1，高分子复合材料整体的硬度不高，但在软基体中，配置有刚玉粉，氮化硼，金刚砂等硬质点，其硬度高出铜，铁，钢，钛合金等若干倍。因此具备很高的耐磨性。
    2，高分子复合材料工作面在滑动中，形成转移膜，将其摩擦对方表面的微观粗糙度，填平补齐，同时进行抛光，因而起到了双重保护作用，使对方另部件极少磨损。导致摩擦副双方使用寿命同时提高。
    3，高分子复合材料中配置有固体润滑剂，可以在不需要大量给油的情况下，成倍地降低摩擦系数，摩擦阻力。从而减少磨损。同时在短期缺油的情况下，克服拉伤，腐蚀，生锈。
    4，采用高分子复合材料修理机械时，可在零部件加工后，或组装状态下，直接以另部件为模型，涂层成型，获得一般靠精加工成型，难以达到的配合精度和组装精度，如轴套之间的同心度，接触面的密合度等可以接近100%等。事实上，提高精密度已是大多数现代机械降低机械磨损的关键和方向。
    可见，采用以柔克刚，刚柔并济，并能保护对磨件的复合材料和工艺，较之采用以硬碰硬，以牺牲对磨件为条件的高硬度传统金属和硬化处理工艺，要优越得多。而且这一成果是在大幅度简化工艺，提高效率降低成本的条件下取得的。
    例如：，铁路系统发展的DP型涂料与其他修理材料，在M2000型试验机上测定的性能对比数据如下：       
    测定条件：  1， 轴压   500 N， 2， 转速    400  rpm，  3， 滴油润滑。
) b# T) ]4 k( M/ Y8 B9 Y8 K& h: L- D6 l- _- y( m: w2 _+ l+ T3 B; o" i1 W" D( t( }! ]* u+ c [! ]/ r% c3 k" F. t Z) l1 |1 G/ d/ n4 ]6 U& N' J1 H1 X' N5 [9 Y; y3 R2 j. y ^& g* t2 w" a) |0 |$ j, l+ a: \& w. d/ B6 n# ?4 m' l; k" L# [6 s. ]( }" {0 t% m* D& _: ]/ g3 B# [# w8 z) M- I5 y" l: d& V8 q, E# ?: Q# Z. ]1 N4 [6 y3 S0 l. ^5 R l1 c$ s w! q, O, v3 o7 E! U7 A3 s. j; J, b* V6 J9 r9 D( o1 c. `+ ^1 o1 W2 V f' J4 K1 E/ q4 h8 n' `( [- I+ m& q. A, G( V# N+ w) R7 i5 a6 k8 {8 |, g9 a- z1 A4 O2 M6 \+ q4 j: A$ n8 }1 P# n/ G! N. B3 X- w) l3 z9 ~5 R k4 H" a) r H; H4 `% F. y5 @

; `" v1 V2 @) j6 n* { 试块材料	试验时间 分肿	摩擦系数	磨痕宽度 ; [6 I# Q) ?! f. \% s   mm	温度   0C	$ r& f; o( K, j 磨损率 mm3/KM	状态
) X" Q- U% q8 H y4 M1 p4 C DP涂料	1440	0.008	3.3	0 ]! m' j) l3 M: B, a 40	8 D) c( f+ G& i6 v+ c" n& I 0.005	+ H2 h9 n7 V% a8 [% X7 d$ k' | 良好
青铜	+ t$ h0 F' U8 ~3 I( {) N$ V( o 3	# s7 L" v- n- _ 0.2	; c. a+ K+ E% N( U/ _1 y 7.5	( f+ |( E, Y0 }) h& j 120		9 k1 e$ M; Y( [3 m3 [ 不正常
7 V1 I/ |0 M% L {, n+ K 铸铁	7 j- L4 a( I/ a7 n9 C G+ N h8 H- l, A 5	6 c( u7 ?" r; `) K, g7 m1 X 0.09		& H5 C% ]8 h, p, O 110		' M" e& L" r2 G 开始啃伤
5 x( D" n2 F+ m0 Z* Z+ b% g; K- s 货车用耐磨合金	25	9 P( ?3 N+ W! R( M. P 0.008	3 M% y) ?- Q8 Q8 A9 Y3 K. X 5	+ N- [' n8 `9 y8 N. P! G a 35	3 p0 B8 h* M& [$ L 0.036	良好

    可见四种材料在测定的摩擦磨损性能上，耐磨合金，DP涂料要好的多。巴氏耐磨合金和DP涂料的减磨性能相似，而在耐磨性能上，后者较前者要高7倍。在实际应用中，如橡胶厂的炼胶机的轧辊轴承，材质原设计为青铜。用多个稳钉固定在轴箱体上,以免在辊碾力下松动。工作轴压44吨，轴颈为￠250  × 200mm.。在采用复合涂层技术修理时,不用铜瓦，直接在轴箱体上涂层，也无需稳钉。经过四个月，双班运行后检查，几乎量不出磨损来。
    DP型涂料不仅本身耐磨，还能保护其对磨件，极少磨损，并避免拉伤。例如，离心式给水泵平衡轮的材料是昂贵的特殊铸铜与铸铁体形成摩擦副，每分钟转数上千。由于在高速起动下承受很大的冲击力，一般寿命只半年，有的几天就啃伤，平衡轮报废，。采用精密化技术不仅可以把啃伤的平衡轮修复使用，寿命还较新轮提高三倍。又如，同一台铁路机车，几个轴箱的滑动面分别与铸铁和涂层的游动钣形成摩擦副，运行时由于缺油。前者严重拉伤，而后者则全部光滑如初。
    复合材料涂层工艺是以粘结技术为基础，大量精简传统修理工序，只要用刮刀将糊状的复合材料抹到清洗过的工件缺陷部位，将其填平补齐，然后放入涂有脱模剂的专用工装中[简单平面修复，可仅用一块定位平板。单件修理时，可以直接用与之配对的工件为工装]调整定位，抹净挤出来的余料，在一定温度下，经过一定时间，表面涂层固化与基体结合成型，即可投入使用。也就是说，精密化工艺不焊，不用机床加工，不用钳工镶配，以一步到位的修理模式，代替传统的，以焊接为基础的，三阶段修理模式 [先补焊，调直，热处理，然后送平台画线，再一个面，一个面地机械加工成形，最后还要靠钳工刮研镶配来满足组装精度要求]。工艺简化，效率提高，在巴氏合金技术的基础上又跨进了一大步。
    无论是在技术上，安全上，效率上，经济效益上，以柔克刚，刚柔并济的高分子耐磨减磨材料和工艺，都具备了大量推广的价值和可行性。同时完全符合十一五发展方向。高分子复合材料涂层技术曾获得铁道部鉴定，批准在蒸汽机车上推广使用。现在正酝酿在提速货车上推广。事实上，宇航，煤矿，船舶，机床，水利等工业中，也在不同的产品上，以不同的名称，配方，工艺开发推广着。既有共性的理论基础，也有个性的实践经验，可供广大机械工业，开展技术创新的借鉴。