磨損失效造成的經濟損失是相當驚人的。我國每年僅磨料磨損一項需要補充的備件就達150萬噸鋼材。據美國公佈的數字表明,每年因磨損失效造成的損失高達1000億美元,直接材料損失達200億美元。
按照表面破壞機理特徵,磨損可以分為磨粒磨損、粘着磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損等。前三種是磨損的基本類型,後兩種只在某些特定條件下才會發生。在跑合磨損階段與穩定磨損階段無明顯磨損。當表層達到疲勞極限後,就產生劇烈磨損,滾動軸承多屬於這種類型。
跑合磨損階段磨損較快,但當轉入穩定磨損階段後,在很長的一段時間內磨損甚微,無明顯的劇烈磨損階段。一般特硬材料的磨損(如刀具等)就屬於這一類。某些摩擦副的磨損,從一開始就存在着逐漸加速磨損的現象,如閥門的磨損就屬於這種情況。
1、腐蝕磨損
腐蝕磨損是潤滑油組成物在接觸表面上產生化學反應形成的,導致軸瓦、軸合金表面一種或者多種合金元素剝落,或形成脆性氧化物。
2、疲勞磨損
軸瓦和軸頸在工作過程中承受着油膜壓力、摩擦、彎曲、振動等交變載荷,經過較長時間運行將會產生微裂紋,並沿着最大切應力方向由表面向內部擴展;潤滑油滲入裂紋中後對裂紋產生較大的交變擠壓作用,加速了裂紋的擴展,最終表層剝落。
3、潤滑不足導致磨損
軸瓦或者軸頸的粗糙度數值較大時,意味着微凸峯較尖鋭,在高載荷下,容易刺破油膜,使得油膜的穩定性差,引起金屬間的直接接觸,產生更大的粘着力,因此磨損量增加。當然,粗糙度數值也不能過低(一般在Ra0.2-0.4),過低不容易儲油。
4、氣蝕
軸在運行中加載在軸瓦上的載荷強度和方向迅速起伏,導致油膜壓力迅速改變,低壓油蒸汽泡瞬間爆炸,對接觸表面造成衝擊。
5、磨料磨損
潤滑油中的灰塵、污垢和金屬顆粒吸附在接觸表面,使抗磨合金移位,引起局部摩擦,損壞潤滑油膜。
預防磨損的措施
要想軸瓦和軸頸耐磨使用壽命更長,除了選擇合適的材料、保證良好的潤滑環境外,在軸瓦、軸承位的加工製造過程中,採取有效的強化加工措施、達到合理的粗糙度數值,均能大幅減少磨損,延長使用壽命。
一方面,豪克能技術可以通過晶粒細化和冷作硬化的強化方式,使加工表面的顯微硬度提升20%,耐磨性和耐腐蝕性均有提升;同時預置壓應力,提升表面的實際屈服極限,延緩疲勞裂紋的萌生。
另一方面,豪克能技術加工後,粗糙度可以達到Ra0.2-0.4,代替磨削等工藝,使接觸表面微凸峯較多,接觸應力小,對油膜的破壞作用小,有效避免金屬直接接觸,減低磨損量;同時改變表面狀態,不再是尖鋭的波峯波谷,變成相對圓滑的狀態,相當於軸瓦和軸頸的提前磨合,減少運行初期磨損。