滄公備:13090002006124
機床鑄件及大型鑄件一些做相對滑動(dòng)的零、部件，如滑板與導軌、軸與滑動(dòng)軸承、蝸桿與蝸輪等在運轉一段時(shí)間后，其表面上常常會(huì )出現劃痕或溝槽，我們稱(chēng)這種現象為研傷。研傷破壞了機床的精度，影響了機床的使用壽命，若修理不及時(shí)，研傷產(chǎn)生的顆粒，還會(huì )加劇研傷，而研傷產(chǎn)生溝槽容易藏污納垢，也會(huì )加劇研傷，嚴重時(shí)能使相互的滑動(dòng)件中止滑動(dòng)，產(chǎn)生咬死現象。
研傷實(shí)質(zhì)上就是非正常情況下的磨損，機床上常見(jiàn)的研傷，按產(chǎn)生的原因主要可分為兩種類(lèi)型：一種是粘著(zhù)磨損型研傷，另一種是磨粒磨損型研傷?，F就這兩種類(lèi)型研傷產(chǎn)生的原因、預防措施及修復方法，做些簡(jiǎn)單介紹。
一、粘著(zhù)磨損型研傷
這種研傷是指磨擦副在相對運動(dòng)時(shí)，由于互相磨擦，接觸表面的材料從一個(gè)表面轉移到另一個(gè)表面，致使磨擦表面產(chǎn)生了劃痕與溝槽。
1.粘著(zhù)磨損型研傷的產(chǎn)生機理
研究表明：固體表面狀況，從微觀(guān)的角度看是存在著(zhù)凸凹不平的缺陷的，即使是經(jīng)過(guò)拋光加工也不能 消除凸峰和凹谷。當兩個(gè)磨擦表面接觸時(shí)，實(shí)際上是兩個(gè)磨擦表面的凸峰相互接觸。由于接觸應力很大，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(shí)為止。在這種情況下，金屬接觸表面上將出現牢固的粘著(zhù)點(diǎn)，這種現象就是通常講的冷焊粘著(zhù)。這些粘著(zhù)點(diǎn)是在沒(méi)有表面膜的情況下產(chǎn)生的，當磨擦副表面上有表面膜時(shí)，只受法向力作用，其冷焊粘著(zhù)也是不會(huì )產(chǎn)生的。若同時(shí)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(dòng)時(shí)，磨擦表面的溫度就會(huì )升高，在高溫高壓下，致使油膜破壞，接觸的金屬表面就會(huì )軟化或熔化，接觸點(diǎn)就產(chǎn)生粘著(zhù)—撕脫—粘著(zhù)—撕脫的循環(huán)過(guò)程，使接觸表面的材料從一個(gè)表面轉移到另一表面上，從而使其中一個(gè)表面(或兩個(gè)表面)上形成劃痕和溝槽，也就是形成粘著(zhù)磨損型的研傷。
2.粘著(zhù)磨損型的研傷的分類(lèi)
根據磨擦副表面研傷的破壞程度，我們可將機床上常見(jiàn)的粘著(zhù)磨損型研傷劃分為四類(lèi)：
(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，轉移到硬金屬表面上，例如：蝸桿副運行一段時(shí)間后，蝸桿表面上的銅涂抹在蝸桿表面上。
(2)擦傷研傷發(fā)生在軟金屬表面表層以下較淺的部分，破壞方式是沿運動(dòng)方向產(chǎn)生細小劃痕，有時(shí)硬金屬表面上也有可能劃傷。 常見(jiàn)的是在機床運行初期、軸和滑動(dòng)軸承處于摩合期的磨損。
(3)膠合(或稱(chēng)撕脫)研傷發(fā)生在相互磨擦的兩個(gè)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(zhù)結合強度任一基體金屬剪切強度，當磨擦副做相對滑動(dòng)時(shí)其表面做一日和尚撞一天鐘產(chǎn)生撕脫性破壞，出現膠合性研傷。如凸輪副、蝸桿副、齒輪副，較為常見(jiàn)；機床的滑板與導軌在缺乏潤滑油而導致干磨擦時(shí)，也常會(huì )產(chǎn)生此類(lèi)研傷。
(4)咬死當磨擦副表面瞬時(shí)閃發(fā)的溫度相當高、粘著(zhù)區較大、粘著(zhù)點(diǎn)的強度也相當高，粘結不能從基體上剪切掉，以致造成相對運動(dòng)中止的現象。咬死是研傷中 嚴重的一種。例如軸與滑動(dòng)軸承當潤滑不良而出現的“抱軸”，大都會(huì )產(chǎn)生這種研傷；大型機床的導軌缺油引起的大面積研傷也會(huì )產(chǎn)生咬死。
3.粘著(zhù)磨損型的研傷的影響因素及預防措施
影響此類(lèi)研傷的因素很多，我們可以針對這些因素采取相應措施，來(lái)預防其產(chǎn)生和發(fā)展。
(1)潤滑油脂的因素潤滑狀態(tài)對粘著(zhù)磨損型研傷影響極大，只要磨擦表面始終保持足夠強度潤滑膜，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(zhù)磨損型研傷的產(chǎn)生和發(fā)展。在影響此類(lèi)研傷的各種因素中，確保摩擦表面的良好潤滑是 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度，可成倍提高抗研傷的能力。
(2)壓力因素粘著(zhù)磨損型研傷，一般是隨著(zhù)壓力的增大而增加。當壓力負荷超過(guò)摩擦副材料硬度的 值時(shí)，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(dòng)時(shí)，會(huì )使此類(lèi)研傷急劇增加，嚴重時(shí)會(huì )導致摩擦副表面膠合，甚至咬死。所以使用機床時(shí)，工作臺、滑動(dòng)導軌要避免超負荷運行，如龍門(mén)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。機床在大修理時(shí)，其導軌進(jìn)行淬火處理，對預防此類(lèi)研傷也有很大效果。
(3)溫度的因素溫度對產(chǎn)生粘著(zhù)磨損型研傷影響也很大。在摩擦過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量，使摩擦表面的溫度升高到 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； 重者，局部區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(lèi)研傷的產(chǎn)生。選用熱穩定性高的材料或加強冷卻等措施，是防止因溫度而導致粘著(zhù)磨損型研傷的有效方法。
(4)滑動(dòng)速度的因素在壓力 的情況下，滑動(dòng)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動(dòng)件的壓力而部分破壞，造成兩金屬直接接觸，容易導致研傷。但滑動(dòng)速度大到 程度時(shí)，使摩擦副的溫度升高，易破壞潤滑油膜，也容易導致研傷，所以選擇合適的滑動(dòng)速度可以降低產(chǎn)生粘著(zhù)磨損型研傷的傾向。
(5)表面粗糙度的因素一般說(shuō)來(lái)，摩擦副表面粗糙度越小，抗粘著(zhù)磨損型研傷的能力就越大，適當降低表面粗糙度可防止此類(lèi)研傷，對于新機床，常常采用逐漸加載跑合運行，目的就是降低表面粗糙度，以減少早期產(chǎn)生粘著(zhù)磨損型研傷。但摩擦副表面粗糙度降得過(guò)低，潤滑劑不能儲存于摩擦面之間，又易導致研傷，所以當機床導軌上的花紋被磨損后，在保養機床時(shí)，常常重新在上刮上花紋，目的是便于儲油，預防研傷。
(6)材料的因素脆性材料比塑性材料的抗粘著(zhù)磨損能力強；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， 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(lèi)研傷的傾向小。檢修機床時(shí)，可采用非金屬涂層修復滑板導軌、軸和套采用不同材料，或對軸進(jìn)行表面處理工藝等，減小產(chǎn)生粘著(zhù)磨損型研傷。
二、磨粒磨損型研傷
這種研傷是指污染進(jìn)入兩摩擦表面間的硬顆粒，在表面運動(dòng)時(shí)所起的顯著(zhù)切削作用，致使磨擦表面產(chǎn)生劃痕和溝槽。
1.磨粒磨損型研傷的產(chǎn)生機理
硬顆粒進(jìn)入兩摩擦表面之間后受到兩個(gè)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)生切向運動(dòng)，這就導致表面被犁皺或切削，留下劃痕和溝槽，即研傷。
2.磨粒磨損型研傷的分類(lèi)
(1)磕碰引起的比如機床的導軌，受到工件或工具等物品高應力的磕碰后，導軌的表面將出現凹坑，而凹坑的周?chē)瑫r(shí)會(huì )出現凸起或毛刺。如不及時(shí)修理，當滑板在導軌上滑動(dòng)是時(shí)，導軌上的凸起或毛刺，勢必將滑板研傷。
(2)硬顆粒兩摩擦面之間引起的比如切屑或型砂進(jìn)入機床的導軌與滑板之間，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，壓潰導軌或滑板表面，移動(dòng)時(shí)便將導軌或滑板研傷。
(3)污物進(jìn)入摩擦面之間引起的比如污垢通過(guò)潤滑油進(jìn)入摩擦面之間，雖然不會(huì )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力增大，長(cháng)時(shí)間運行后，勢必使摩擦表面產(chǎn)生擦傷或微小的劃痕。
3.磨粒磨損型研傷的預防
(1)首先要防止摩擦副表面磕傷碰傷比如不在機床導軌上堆放工具、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(shí)修理，比如對產(chǎn)生的凸起和毛刺，要用油石或刮刀及時(shí)修平，防止研傷摩擦表面；對出現的凹坑要盡可能修補，防止凹坑內藏污納垢，給研傷留下隱患。
(2)設防和配置護罩，防止如切屑、型砂等硬顆粒進(jìn)入摩擦表面間，一旦發(fā)現硬顆?；螂s物進(jìn)入摩擦面之間，應立即排除，防止研傷產(chǎn)生或擴展。
(3)按時(shí)保養機床，及時(shí) 導軌、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。
三、研傷的修復
機床的摩擦副一旦發(fā)生了研傷，就 立即停止運行，找出原因，研傷的程度，采取不同措施。一般來(lái)說(shuō)，對涂抹一類(lèi)的研傷，可以不做修復，但要加強潤滑，防止擴展；對擦傷(包括污物引起的擦傷)，要 污物，并用油石或刮刀將擦傷部位修平后，可繼續運行：而對膠合、咬死及硬顆粒引起的研傷，則 進(jìn)行修復?，F在就常見(jiàn)幾種摩擦副的研傷修復便有些簡(jiǎn)單介紹：
1.機床導軌的修復
對于機床導軌的輕微研傷和擦傷，只要用喬刀或油石修復，即可繼續運行。而對膠合性研傷，則需要用焊補或充填粘補的方法來(lái)修復，即便是較大面積的研傷，只要保留較大部分完好的導軌面，也可以用此類(lèi)方法修復。待到機床三令五申俚，再采用精刨、精磨或粘板、鑲板等方法修復。
對機床導軌研傷的焊補與粘補，相對說(shuō)來(lái)工藝比較復雜一些，特別是大面積研傷的修復，施工前 應考慮細致一些；首先要考慮所采用的修復工藝對導軌的精度、機械性能有否影響，比如焊補和粘補大都需要加溫，那么工藝過(guò)程中的溫度是否會(huì )引起導軌變形，是否會(huì )改變導軌的機械強度和表面硬度等。 ，要考慮所采用的修復工藝對導軌材料的適應性，比如鑄鐵材料的導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(guò)程溫度高(指氣焊)，易引起導軌變形等。第三要考慮修補層本身的機械強度與導軌實(shí)際工作環(huán)境。比如，我們同樣用錫鉍合金堆焊修復4m龍門(mén)刨床導軌和T68鏜訂導軌，由于前者導軌潤滑條件好，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?？傊M可能使修補層滿(mǎn)足 的使用周期。
在機床大修理時(shí)，對導軌一般是采取如下兩種方法修復：首先把床身導軌進(jìn)行精刨、精銑或精磨，將研傷修平，根據床身導軌修去的尺寸以及滑板的磨損情況，或者 換滑板，或者在滑板導軌上粘接其他補償材料，比如聚四氯乙烯軟帶，環(huán)氧類(lèi)耐磨涂料、鑲尼龍板或金屬板等，以補償尺寸鏈另一種方法就是在精加工后的床身導軌上鑲上預先熱處理過(guò)的鋼導軌或淬硬鋼帶。
2.滑動(dòng)軸承與軸的修復
(1)滑動(dòng)軸承表面被研傷后， 的修復方案應是刮石匠方法修復。一般來(lái)說(shuō)，滑動(dòng)軸承都留有可供調整和修理的余量，可以滿(mǎn)足機床的一個(gè)修理周期。如果研傷十分嚴重，修理余量不能滿(mǎn)足，就需要考慮 換了。兩半瓦式滑動(dòng)軸承研傷后，可以減薄墊片重新組裝后，刮研軸瓦內孔要求精度，修復后繼續使用。
(2)當軸頸有研傷后，可采用磨小軸頸、 換滑動(dòng)軸承的方法。但軸頸修磨不宜太大，比如機床主軸，修磨量不宜超過(guò)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計硬度的下限；對于傳動(dòng)軸來(lái)說(shuō)，軸頸不應小于裝配時(shí)在裝配方向前端軸頸或凸臺的尺寸。
如果用焊補的方法來(lái)修復軸頸，那么要考慮焊補加熱過(guò)程對軸的幾何精度、機械強度及表面硬度的影響。軸頸修復后，一般都需要按軸頸重新配做滑動(dòng)軸承(或稱(chēng)軸套)。
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