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。
9 v6 u' I( ]: q" w, G5 r* r. A# Y. X, y1 n' A! K. E" m- F, J' }# U5 _# m& y0 S$ B- `- |# x) Y3 A# v' q! C# w X, ?& s4 {5 d+ C& G' e5 Q; `' t! h+ R t( K6 f4 c X- ?% J' y/ M# d1 A/ T" L- d3 e3 l% y" O0 J7 u5 Y& L4 }1 j' |1 ]6 D" m1 X2 f8 f7 H% e, Z1 J6 O$ b' O' G/ w2 c& E- ~$ Z0 B8 o& k" A2 R4 ?. l% J0 y I- G8 g5 o4 b( _! b0 Z' p& j5 @. k$ t' }+ X: w+ t" `0 j% C" h: e* \$ w) J5 k& a; ]. A1 b. t7 l' P* K& X7 q" M, K- J( o( e- K( |; E* [5 B: {2 \9 |& l

试块材料	试验时间 分肿	" d0 p9 Y9 E3 @' q 摩擦系数	A$ p8 {. N! f- i" | j: J; e 磨痕宽度 * @7 m3 ?* Z% b4 W* d' }( ~ \4 Y   mm	温度 $ A& j2 u% h' m% s1 b   0C	- E) p& l3 m/ b8 L) w- J# ~: e# C 磨损率 / ]" t, y6 n+ u9 L mm3/KM	状态
DP涂料	1440	0.008	' \: B1 v( B) i: ^$ W! U, a 3.3	40	|, Q9 `" O8 w 0.005	4 r2 t# R9 g$ S7 g# q 良好
青铜	3	2 Z, V: X% m) X# A 0.2	2 X; b) c& I! H0 c* a6 [+ w 7.5	$ Q5 R4 q9 d) {; h 120	4 O) C, ] e" t' f9 C	1 l4 ?! C0 I3 E+ u# t) }9 K 不正常
# H- q$ u! x6 l" Z" i 铸铁	5	0.09		110		开始啃伤
货车用耐磨合金	25	0.008	5	35	( F# K- R( |0 ?( d# t 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。