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降低机械磨损

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发表于 2010-9-13 21:38:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    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。
4 z$ B0 |- \$ P1 ? ! Q" T1 L# ^; P0 O% K: V O4 p ?; R% s* {; l! F0 ?* q2 b0 }, P! K# D; {! D2 D& f) T- M# v+ I# B( ^8 u7 ?3 L* R& A. Z y6 o$ v8 ~8 Q) P- g' {3 e8 x6 n) z* A# M# p& q) ], o4 s- d! V9 o; e3 d% Y, k: s [* {8 ~5 c- e: i5 y" [7 ]6 R1 |1 }9 i1 j$ c, ^6 q. Z! i. y9 j# O" G; L: |4 g3 g" a1 n u& ~/ [7 }+ Y5 `8 A1 k, Y# t& b, d/ }8 `3 d2 s- F. L6 Y) d; ^+ Q+ O$ Y9 {- j/ H* m* u# b2 a/ \% S& P/ A- D7 M5 j" B/ l, c6 ~' R$ ?' ]/ f4 R4 Z) p; v' j* H+ n4 g' T0 V! V; H4 m, o" K* O# j" [9 ?3 G2 a8 s& e- m, E$ t' G3 a6 s5 P* X' R. N9 z2 {3 s# n, t3 D$ y1 o5 L5 u4 l _) x; s1 h- f/ |! l% j% K& w3 H' W5 O9 T5 A* S2 A! K8 W. T$ o$ q6 U' I2 R6 e; f. o" u0 f w3 p. H2 L9 [" V7 z6 y7 M9 c' a- _5 O- e1 A% W* @1 Y9 ?/ c! F9 T$ C3 ^0 C' N) P+ K- S; J0 S7 I5 ~# b1 v: Y! ?3 v$ n ]& k" D0 E2 e( \* ^4 x6 G8 j% t% {' U, l9 \) D$ Y( q' T+ ~ O1 @; s; w' _& S* R6 w3 Q! {4 y3 t. ]6 D9 f" q2 v) V i9 n- @# b6 S, d* M0 {6 Q( }2 g/ ]) H% H& Y5 X( o( A ?) Y0 {. c6 [! c" a! g2 B7 V) f! q( z3 K6 M* ?( I; P# e+ c) Q
" ?, v) a) W9 Y: ]4 m- x
试块材料
8 D' u [7 d- T
试验时间
6 \! W* ^0 e8 Y
分肿
+ [9 u: b+ n: b% k
摩擦系数
" M' N% f; |& N3 w3 [
磨痕宽度
8 E( c$ U$ B$ T, ?9 T8 J
  mm
: S2 G& Z2 V* I6 J; E2 Q
温度
3 i1 j' f2 _* y3 e7 w8 U1 T
  0C
0 n, x$ t& ~* r! _) X
磨损率
7 U! o! @/ P0 L
mm3/KM
; f) D& l/ t) W% f+ T/ M3 ^2 Z1 e
状态
# s. C1 `* u9 l5 g" `
DP涂料
" e) q! F% e5 M* t0 V
1440
' j6 H! F- z/ [* A1 L
0.008
, X5 o. h) O/ L
3.3
1 x# R" P. `8 Y/ _
40
+ V8 \& _! I( \1 W) s
0.005
8 ]; B' [ Y" e4 b* P
良好
9 ~: j! E- O+ R Q
青铜
6 I0 K ~; Z2 J* z! c% q7 s9 z
3
% v: h. Z2 \+ u- L- ]: x) N
0.2
3 X- s! C* U& X. I. e
7.5
$ |9 x( z6 o( z4 ~4 e+ y1 v2 w
120
6 ~7 q# p a+ ]5 _6 j7 n5 x
 
" c; A$ i9 | t
不正常
: _3 Z* i8 W, M
铸铁
, U+ t {4 H" u; F% k! C* j
5
: |( [1 P( K6 N
0.09
& Z, Y4 \ c: [2 l
 
1 ]( d, Q! P. x
110
8 q) B" z1 u7 z/ k7 |/ o
 
5 M' U9 u; W y
开始啃伤
, j5 p9 }( C, c5 C( n7 J5 t' L2 U- ~
货车用耐磨合金
Q) ~4 ~2 Q3 q: q6 [. w
25
5 f0 b5 z3 W+ |7 ^. A9 }$ n% r
0.008
" l! e6 o, P! C/ B) o$ `8 x5 P: e% u
5
( y/ u) V8 L9 c+ d+ d) T6 h# V
35
3 C/ W- Z1 `6 C* ?3 r
0.036
; t4 X" G E4 U
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。" B$ b. T2 c7 I# p5 z
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