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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(dòng)的零,、部件,如滑板與導(dǎo)軌,、軸與滑動(dòng)軸承,、蝸桿與蝸輪等在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后,其表面上常常會(huì)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(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(yán)重時(shí)能使相互的滑動(dòng)件中止滑動(dòng),,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。現(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,。
0 z6 C: L% J; S E一、粘著磨損型研傷
' z' g E$ r/ _9 Z6 A, H 這種研傷是指磨擦副在相對運(yùn)動(dòng)時(shí),,由于互相磨擦,,接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面,,致使磨擦表面產(chǎn)生了劃痕與溝槽,。
! D# m2 _# |; B& x o( ]% S/ q 1.粘著磨損型研傷的產(chǎn)生機(jī)理
/ g9 g3 o% {- @9 E9 w- l 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(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(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(shí)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(shí),,只受法向力作用,其冷焊粘著也是不會(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—撕脫—粘著—撕脫的循環(huán)過程,使接觸表面的材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)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,,也就是形成粘著磨損型的研傷。9 t( n. w5 r' R% M5 x& Z
2.粘著磨損型的研傷的分類
- H& E' X1 `4 v8 g/ O/ F! K 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:& Z* K3 n3 d" A) i# ~
(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(shí)間后,,蝸桿表面上的銅涂抹在蝸桿表面上,。
: [% M9 i* V& x9 |' @ (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(dòng)方向產(chǎn)生細(xì)小劃痕,,有時(shí)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(dòng)軸承處于摩合期的磨損,。
. [2 J, m, {; {; B8 z5 X0 R (3)膠合(或稱撕脫)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(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(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(huì)產(chǎn)生此類研傷,。. _/ \4 B$ J2 s* F/ l
(4)咬死當(dāng)磨擦副表面瞬時(shí)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(dòng)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(dòng)軸承當(dāng)潤滑不良而出現(xiàn)的“抱軸”,,大都會(huì)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(huì)產(chǎn)生咬死,。
% p4 t7 _7 P7 O5 s* L( K3.粘著磨損型的研傷的影響因素及預(yù)防措施; I; u/ |2 u! H* j
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,。( D. Y% f! \) A8 P! a
(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,。 _2 M: z; ]9 d K9 ^& X# r0 w. P
(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(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)使此類研傷急劇增加,,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致摩擦副表面膠合,,甚至咬死。所以使用機(jī)床時(shí),,工作臺,、滑動(dòng)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(shí),,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。
5 O C: B! p) l) V- z5 M' w1 v (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,。& @1 ^- ~9 C5 ~; V7 \8 \6 G
(4)滑動(dòng)速度的因素在壓力一定的情況下,,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(yùn)動(dòng)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(dòng)速度大到一定程度時(shí),,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(dòng)速度可以降低產(chǎn)生粘著磨損型研傷的傾向。) D) ~$ P" P) l& m
(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(chǔ)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(shí),,常常重新在上刮上花紋,,目的是便于儲(chǔ)油,預(yù)防研傷,。
! k1 o$ N+ ~7 D B; b2 n (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(shí),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,。
& U. O8 ?& p# ~! J8 ~ 二,、磨粒磨損型研傷
$ u( S9 J& d+ G9 c" P 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(dòng)時(shí)所起的顯著切削作用,,致使磨擦表面產(chǎn)生劃痕和溝槽,。$ Y; S) C; {' M# `! B" V
1.磨粒磨損型研傷的產(chǎn)生機(jī)理2 Q$ t- A6 b% L( p
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(yùn)動(dòng),這就導(dǎo)致表面被犁皺或切削,,留下劃痕和溝槽,,即研傷,。
. g Z0 W! g+ [2.磨粒磨損型研傷的分類
6 X- d6 r: o7 t' p { (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(shí)會(huì)出現(xiàn)凸起或毛刺。如不及時(shí)修理,,當(dāng)滑板在導(dǎo)軌上滑動(dòng)是時(shí),,導(dǎo)軌上的凸起或毛刺,勢必將滑板研傷,。
* @9 X/ b( ?: c. N9 J (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(dòng)時(shí)便將導(dǎo)軌或滑板研傷,。# C9 ^& e3 ^, N5 _9 }5 N3 r
(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(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(yīng)力增大,,長時(shí)間運(yùn)行后,勢必使摩擦表面產(chǎn)生擦傷或微小的劃痕,。
" q( X$ n# E; N; D 3.磨粒磨損型研傷的預(yù)防. e1 b x9 P Y' |5 F; Y1 L9 u
(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(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(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,。
0 P- S. K. B4 v2 E (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)硬顆粒或雜物進(jìn)入摩擦面之間,,應(yīng)立即排除,,防止研傷產(chǎn)生或擴(kuò)展。; X; P+ L+ s( m) c4 {% H' o7 }0 V) a
(3)按時(shí)保養(yǎng)機(jī)床,,及時(shí)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,。
+ y) N. r. p, I0 n" U# o 三、研傷的修復(fù)3 `+ t2 z7 z5 R2 Y0 F$ ]. ?
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)�,,F(xiàn)在就常見幾種摩擦副的研傷修復(fù)便有些簡單介紹:$ Z9 R9 H x S
1.滑動(dòng)軸承與軸的修復(fù)
; ]! r5 I7 A* P- s: u (1)滑動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)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,。 O5 i+ D2 m( N1 K
(2)當(dāng)軸頸有研傷后,,可采用磨小軸頸、更換滑動(dòng)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(dòng)軸來說,,軸頸不應(yīng)小于裝配時(shí)在裝配方向前端軸頸或凸臺的尺寸。2 o# Q U! t, v* 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(dòng)軸承(或稱軸套),。
7 k, ]; ~5 u% V 2.機(jī)床導(dǎo)軌的修復(fù) _: c8 H) x9 t3 D3 s4 i
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),。" O) _- W4 M0 A; Y M
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(huì)引起導(dǎo)軌變形,,是否會(huì)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,。% b) P% X( [7 l+ F) Z4 \! b
在機(jī)床大修理時(shí),,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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