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發(fā)表于 2009-9-12 14:10:49
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機(jī)床一些做相對滑動的零、部件，如滑板與導(dǎo)軌、軸與滑動軸承、蝸桿與蝸輪等在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，其表面上常常會出現(xiàn)劃痕或溝槽，我們稱這種現(xiàn)象為研傷。研傷破壞了機(jī)床的精度，影響了機(jī)床的使用壽命，若修理不及時，研傷產(chǎn)生的顆粒，還會加劇研傷，而研傷產(chǎn)生溝槽容易藏污納垢，也會加劇研傷，嚴(yán)重時能使相互的滑動件中止滑動，產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。研傷實(shí)質(zhì)上就是非正常情況下的磨損，機(jī)床上常見的研傷，按產(chǎn)生的原因主要可分為兩種類型：一種是粘著磨損型研傷，另一種是磨粒磨損型研傷�，F(xiàn)就這兩種類型研傷產(chǎn)生的原因、預(yù)防措施及修復(fù)方法，做些簡單介紹。1 k6 @) r: G! ?2 W* I- e9 [! g' @
一、粘著磨損型研傷
* Y& G! ~1 ^) p _" N2 W" j 這種研傷是指磨擦副在相對運(yùn)動時，由于互相磨擦，接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，致使磨擦表面產(chǎn)生了劃痕與溝槽。8 d. y* |" `$ y% G: Z7 T5 F. `# }
1.粘著磨損型研傷的產(chǎn)生機(jī)理
8 w6 J, P' @0 M9 H. j: d- K! R 研究表明：固體表面狀況，從微觀的角度看是存在著凸凹不平的缺陷的，即使是經(jīng)過拋光加工也不能完全消除凸峰和凹谷。當(dāng)兩個磨擦表面接觸時，實(shí)際上是兩個磨擦表面的凸峰相互接觸。由于接觸應(yīng)力很大，以致產(chǎn)生彈、塑性變形，使接觸面積增大，直到能夠承受全部載荷時為止。在這種情況下，金屬接觸表面上將出現(xiàn)牢固的粘著點(diǎn)，這種現(xiàn)象就是通常講的冷焊粘著。這些粘著點(diǎn)是在沒有表面膜的情況下產(chǎn)生的，當(dāng)磨擦副表面上有表面膜時，只受法向力作用，其冷焊粘著也是不會產(chǎn)生的。若同時有切向力的作用，且法向力和切向力都很大，并在做相對滑動時，磨擦表面的溫度就會升高，在高溫高壓下，致使油膜破壞，接觸的金屬表面就會軟化或熔化，接觸點(diǎn)就產(chǎn)生粘著—撕脫—粘著—撕脫的循環(huán)過程，使接觸表面的材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一表面上，從而使其中一個表面(或兩個表面)上形成劃痕和溝槽，也就是形成粘著磨損型的研傷。
, i: O2 V& \ z# t# ^( {! m 2.粘著磨損型的研傷的分類
) ]* |( U: H: O. N8 ?5 i* b 根據(jù)磨擦副表面研傷的破壞程度，我們可將機(jī)床上常見的粘著磨損型研傷劃分為四類：; \+ m6 b. p7 o; z8 \
(1)涂抹研傷僅發(fā)生在軟金屬淺層表面，被研傷的軟金屬薄層以涂抹的方式，轉(zhuǎn)移到硬金屬表面上，例如：蝸桿副運(yùn)行一段時間后，蝸桿表面上的銅涂抹在蝸桿表面上。9 O3 F+ @+ m" N
(2)擦傷研傷發(fā)生在軟金屬表面表層以下較淺的部分，破壞方式是沿運(yùn)動方向產(chǎn)生細(xì)小劃痕，有時硬金屬表面上也有可能劃傷。最常見的是在機(jī)床運(yùn)行初期、軸和滑動軸承處于摩合期的磨損。
2 E4 M w1 p; o E9 ^ O: _% | (3)膠合(或稱撕脫)研傷發(fā)生在相互磨擦的兩個零件的一方或兩方的基體較深處，由于表面局部溫度高，壓力大，使粘著結(jié)合強(qiáng)度任一基體金屬剪切強(qiáng)度，當(dāng)磨擦副做相對滑動時其表面做一日和尚撞一天鐘產(chǎn)生撕脫性破壞，出現(xiàn)膠合性研傷。如凸輪副、蝸桿副、齒輪副，較為常見；機(jī)床的滑板與導(dǎo)軌在缺乏潤滑油而導(dǎo)致干磨擦?xí)r，也常會產(chǎn)生此類研傷。
; L7 e+ o9 t$ `2 X) ?2 R (4)咬死當(dāng)磨擦副表面瞬時閃發(fā)的溫度相當(dāng)高、粘著區(qū)較大、粘著點(diǎn)的強(qiáng)度也相當(dāng)高，粘結(jié)不能從基體上剪切掉，以致造成相對運(yùn)動中止的現(xiàn)象。咬死是研傷中最嚴(yán)重的一種。例如軸與滑動軸承當(dāng)潤滑不良而出現(xiàn)的“抱軸”，大都會產(chǎn)生這種研傷；大型機(jī)床的導(dǎo)軌缺油引起的大面積研傷也會產(chǎn)生咬死。
3 r4 h! @' f. D" x7 F3.粘著磨損型的研傷的影響因素及預(yù)防措施
2 Y0 B. t1 Y" @) x 影響此類研傷的因素很多，我們可以針對這些因素采取相應(yīng)措施，來預(yù)防其產(chǎn)生和發(fā)展。
2 Q) u% d6 o$ K (1)潤滑油脂的因素潤滑狀態(tài)對粘著磨損型研傷影響極大，只要磨擦表面始終保持足夠強(qiáng)度潤滑膜，避免磨擦表面之間金屬的直接接觸表面而形成干磨擦或半干摩擦，就可以有效防止和控制粘著磨損型研傷的產(chǎn)生和發(fā)展。在影響此類研傷的各種因素中，確保摩擦表面的良好潤滑是最重要的因素。潤滑油中加入油性或粘度添加劑，能提高潤滑油膜吸附能力及油膜強(qiáng)度，可成倍提高抗研傷的能力。8 |+ t% e( R$ M" D# f2 N
(2)壓力因素粘著磨損型研傷，一般是隨著壓力的增大而增加。當(dāng)壓力負(fù)荷超過摩擦副材料硬度的一定值時，摩擦副表面氧化膜被壓潰，兩表面之間新生面的凸出點(diǎn)互相嵌入，相對移動時，會使此類研傷急劇增加，嚴(yán)重時會導(dǎo)致摩擦副表面膠合，甚至咬死。所以使用機(jī)床時，工作臺、滑動導(dǎo)軌要避免超負(fù)荷運(yùn)行，如龍門刨床、銑床、鏜床等在工作臺上裝夾工件，既要分布合理，又不要超重。機(jī)床在大修理時，其導(dǎo)軌進(jìn)行淬火處理，對預(yù)防此類研傷也有很大效果。0 ~1 h! z l( Z1 I2 I" O J
(3)溫度的因素溫度對產(chǎn)生粘著磨損型研傷影響也很大。在摩擦過程中所產(chǎn)生的熱量，使摩擦表面的溫度升高到一定程度后，輕者，破壞潤滑膜，使金屬表面直接接觸而形成干摩擦或半干摩擦；重者，能使材料處于回火狀態(tài)而降低材料硬度；更重者，局部區(qū)域能使摩擦表面的材料處于熔化狀態(tài)。這些都將促使此類研傷的產(chǎn)生。選用熱穩(wěn)定性高的材料或加強(qiáng)冷卻等措施，是防止因溫度而導(dǎo)致粘著磨損型研傷的有效方法。; \. A4 i$ B$ a: j
(4)滑動速度的因素在壓力一定的情況下，滑動速度小，形成潤滑油膜的作用就減小，油膜厚度較小，油膜常因承受不了運(yùn)動件的壓力而部分破壞，造成兩金屬直接接觸，容易導(dǎo)致研傷。但滑動速度大到一定程度時，使摩擦副的溫度升高，易破壞潤滑油膜，也容易導(dǎo)致研傷，所以選擇合適的滑動速度可以降低產(chǎn)生粘著磨損型研傷的傾向。
, Q3 X) @; G3 g9 q' b5 k (5)表面粗糙度的因素一般說來，摩擦副表面粗糙度越小，抗粘著磨損型研傷的能力就越大，適當(dāng)降低表面粗糙度可防止此類研傷，對于新機(jī)床，常常采用逐漸加載跑合運(yùn)行，目的就是降低表面粗糙度，以減少早期產(chǎn)生粘著磨損型研傷。但摩擦副表面粗糙度降得過低，潤滑劑不能儲存于摩擦面之間，又易導(dǎo)致研傷，所以當(dāng)機(jī)床導(dǎo)軌上的花紋被磨損后，在保養(yǎng)機(jī)床時，常常重新在上刮上花紋，目的是便于儲油，預(yù)防研傷。* l) h# S8 ?0 U7 [
(6)材料的因素脆性材料比塑性材料的抗粘著磨損能力強(qiáng)；互溶性大的材料所組成的摩擦副比互溶性小的材料所組成的摩擦副，更容易產(chǎn)生磨損型研傷；金屬與非金屬組成的摩擦副比兩種金屬所組成的摩擦副產(chǎn)生此類研傷的傾向小。檢修機(jī)床時，可采用非金屬涂層修復(fù)滑板導(dǎo)軌、軸和套采用不同材料，或?qū)S進(jìn)行表面處理工藝等，減小產(chǎn)生粘著磨損型研傷。$ \( d, d. I2 m; @3 w& s
二、磨粒磨損型研傷4 M+ g# X5 J g
這種研傷是指污染進(jìn)入兩摩擦表面間的硬顆粒，在表面運(yùn)動時所起的顯著切削作用，致使磨擦表面產(chǎn)生劃痕和溝槽。6 U* `- X4 \% F" z2 N
1.磨粒磨損型研傷的產(chǎn)生機(jī)理
" \: @* N. L0 p* y; S6 L) J 硬顆粒進(jìn)入兩摩擦表面之間后受到兩個力的作用，垂直于表面與平行與表面的力。硬顆粒在前者作用下刺入表面，而在后者作用下產(chǎn)生切向運(yùn)動，這就導(dǎo)致表面被犁皺或切削，留下劃痕和溝槽，即研傷。! C- m( ?+ A1 T+ q' k" \# @
2.磨粒磨損型研傷的分類
. r, I& D4 }% r/ D; E$ Z (1)磕碰引起的比如機(jī)床的導(dǎo)軌，受到工件或工具等物品高應(yīng)力的磕碰后，導(dǎo)軌的表面將出現(xiàn)凹坑，而凹坑的周圍同時會出現(xiàn)凸起或毛刺。如不及時修理，當(dāng)滑板在導(dǎo)軌上滑動是時，導(dǎo)軌上的凸起或毛刺，勢必將滑板研傷。
- M; u, x# r: S, w( g (2)硬顆粒兩摩擦面之間引起的比如切屑或型砂進(jìn)入機(jī)床的導(dǎo)軌與滑板之間，將形成典型的磨粒磨損型研傷：切屑或型砂在垂直的壓力下，壓潰導(dǎo)軌或滑板表面，移動時便將導(dǎo)軌或滑板研傷。
8 O$ L0 M% r- F Q) Y7 G (3)污物進(jìn)入摩擦面之間引起的比如污垢通過潤滑油進(jìn)入摩擦面之間，雖然不會壓摩擦表面，但能改變摩擦表面的接觸狀況，由于污垢的支承，與污垢接觸位置承受的壓應(yīng)力增大，長時間運(yùn)行后，勢必使摩擦表面產(chǎn)生擦傷或微小的劃痕。$ z ], G0 o. W+ T
3.磨粒磨損型研傷的預(yù)防3 U) G9 Z/ V4 T4 S
(1)首先要防止摩擦副表面磕傷碰傷比如不在機(jī)床導(dǎo)軌上堆放工具、量具、工件等雜物，其次是摩擦副表面發(fā)生磕碰傷后要及時修理，比如對產(chǎn)生的凸起和毛刺，要用油石或刮刀及時修平，防止研傷摩擦表面；對出現(xiàn)的凹坑要盡可能修補(bǔ)，防止凹坑內(nèi)藏污納垢，給研傷留下隱患。
# f# ]$ n/ H3 K) s- Z* o2 V (2)設(shè)防和配置護(hù)罩，防止如切屑、型砂等硬顆粒進(jìn)入摩擦表面間，一旦發(fā)現(xiàn)硬顆�；螂s物進(jìn)入摩擦面之間，應(yīng)立即排除，防止研傷產(chǎn)生或擴(kuò)展。
7 @0 z6 U" [* \7 Q6 m (3)按時保養(yǎng)機(jī)床，及時清除導(dǎo)軌、滑板、油孔其及死角的污物油垢，防止污物進(jìn)入摩擦表面之間，形成磨粒磨損型研傷。+ ?$ z% q8 W$ I2 p1 n* X5 E
三、研傷的修復(fù). L4 H% D( d5 w0 E2 C1 d. \
機(jī)床的摩擦副一旦發(fā)生了研傷，就必須立即停止運(yùn)行，找出原因，研傷的程度，采取不同措施。一般來說，對涂抹一類的研傷，可以不做修復(fù)，但要加強(qiáng)潤滑，防止擴(kuò)展；對擦傷(包括污物引起的擦傷)，要清除污物，并用油石或刮刀將擦傷部位修平后，可繼續(xù)運(yùn)行：而對膠合、咬死及硬顆粒引起的研傷，則必須進(jìn)行修復(fù)。現(xiàn)在就常見幾種摩擦副的研傷修復(fù)便有些簡單介紹：: ]+ d. }- d0 q+ h& [5 _+ d
1.滑動軸承與軸的修復(fù)
9 J9 i+ O+ ?* J- n/ Q4 g3 j (1)滑動軸承表面被研傷后，首選的修復(fù)方案應(yīng)是刮石匠方法修復(fù)。一般來說，滑動軸承都留有可供調(diào)整和修理的余量，可以滿足機(jī)床的一個修理周期。如果研傷十分嚴(yán)重，修理余量不能滿足，就需要考慮更換了。兩半瓦式滑動軸承研傷后，可以減薄墊片重新組裝后，刮研軸瓦內(nèi)孔要求精度，修復(fù)后繼續(xù)使用。7 o/ T7 v' i# E+ A/ W- V. G4 C' I; u
(2)當(dāng)軸頸有研傷后，可采用磨小軸頸、更換滑動軸承的方法。但軸頸修磨不宜太大，比如機(jī)床主軸，修磨量不宜超過軸頸表面淬火，或者滲碳、氮化、氰化的厚度、修磨后軸頸表面硬度不得低于原設(shè)計(jì)硬度的下限；對于傳動軸來說，軸頸不應(yīng)小于裝配時在裝配方向前端軸頸或凸臺的尺寸。
1 ?; |4 }0 t; \4 k: ?8 A; ~; ^ 如果用焊補(bǔ)的方法來修復(fù)軸頸，那么要考慮焊補(bǔ)加熱過程對軸的幾何精度、機(jī)械強(qiáng)度及表面硬度的影響。軸頸修復(fù)后，一般都需要按軸頸重新配做滑動軸承(或稱軸套)。+ v/ c! @9 U6 i5 g
2.機(jī)床導(dǎo)軌的修復(fù)+ {$ ]5 J* u+ _4 [1 Y# N+ A, o
對于機(jī)床導(dǎo)軌的輕微研傷和擦傷，只要用喬刀或油石修復(fù)，即可繼續(xù)運(yùn)行。而對膠合性研傷，則需要用焊補(bǔ)或充填粘補(bǔ)的方法來修復(fù)，即便是較大面積的研傷，只要保留較大部分完好的導(dǎo)軌面，也可以用此類方法修復(fù)。待到機(jī)床三令五申俚，再采用精刨、精磨或粘板、鑲板等方法修復(fù)。9 x1 O* _- H& N% X1 c- {
對機(jī)床導(dǎo)軌研傷的焊補(bǔ)與粘補(bǔ)，相對說來工藝比較復(fù)雜一些，特別是大面積研傷的修復(fù)，施工前更應(yīng)考慮細(xì)致一些；首先要考慮所采用的修復(fù)工藝對導(dǎo)軌的精度、機(jī)械性能有否影響，比如焊補(bǔ)和粘補(bǔ)大都需要加溫，那么工藝過程中的溫度是否會引起導(dǎo)軌變形，是否會改變導(dǎo)軌的機(jī)械強(qiáng)度和表面硬度等。第二，要考慮所采用的修復(fù)工藝對導(dǎo)軌材料的適應(yīng)性，比如鑄鐵材料的導(dǎo)軌一般不采用鑄鐵堆焊，因鑄件的可焊性差，易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷，且加工也困難。工藝過程溫度高(指氣焊)，易引起導(dǎo)軌變形等。第三要考慮修補(bǔ)層本身的機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)軌實(shí)際工作環(huán)境。比如，我們同樣用錫鉍合金堆焊修復(fù)4m龍門刨床導(dǎo)軌和T68鏜訂導(dǎo)軌，由于前者導(dǎo)軌潤滑條件好，已使用20年了，情況仍然良好；而后者由于潤滑條件差、工作環(huán)境差，僅三年就脫落完了。總之要盡可能使修補(bǔ)層滿足一定的使用周期。
# |# E7 D; I% W' u; y 在機(jī)床大修理時，對導(dǎo)軌一般是采取如下兩種方法修復(fù)：首先把床身導(dǎo)軌進(jìn)行精刨、精銑或精磨，將研傷修平，根據(jù)床身導(dǎo)軌修去的尺寸以及滑板的磨損情況，或者更換滑板，或者在滑板導(dǎo)軌上粘接其他補(bǔ)償材料，比如聚四氯乙烯軟帶，環(huán)氧類耐磨涂料、鑲尼龍板或金屬板等，以補(bǔ)償尺寸鏈另一種方法就是在精加工后的床身導(dǎo)軌上鑲上預(yù)先熱處理過的鋼導(dǎo)軌或淬硬鋼帶。 |
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發(fā)表于 2009-9-11 23:53:55
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發(fā)表于 2009-9-12 08:28:26
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