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機床研傷現象與修復技術研究

文字:[大][中][小] 2015/6/16    瀏覽次數:1899    

研傷是機床上常見的非正常情況下的磨損,其后果直接導致機床的使用精度降低、使用壽命縮短。若不及時修復,研傷產生的顆粒,還會加劇研傷,最終是相互滑動的零件終止滑動,產生“咬死”現象。

我們一般把機床上產生研傷的原因分為兩種類型:

一、粘著磨損型研傷

相對運動的摩擦副,由于互相摩擦,接觸表面的材料從一個表面粘附到另一個表面,使摩擦表面產生了劃痕與溝槽的研傷。我們稱之為粘著磨損型研傷。

(一)粘著磨損性研傷的產生機理

生產實踐與研究表明

固體表面狀況,從微觀的角度看是存在凹凸不平的缺陷的,即使是經過拋光等精加工也不能完全避免這種現象。兩個摩擦表面接觸時,實際上是兩個摩擦表面的凸峰相互接觸。由于接觸應力很大,以至產生彈性、塑性變形,使接觸面積物理性增大,直到能夠承受全部負荷為止。此時,金屬接觸表面將出現牢固的粘著點,我們通常把這種現象叫做冷焊粘著。在沒有表面膜的情況下極易產生這些粘著點。如果摩擦副表面有表面膜時,或只受法向力作用。這種現象就不會產生了。

若同時又有切向力的作用,而且法向力和切向力都很大,那么在相對滑動時,摩擦表面的溫度就會升高,高溫高壓的雙重作用下,致使油膜破壞,接觸的金屬表面就軟化、或溶化,接觸點就產生粘著撕脫粘著撕脫得循環過程,使接觸表面的材料從一個表面轉移到另一個表面,從而使其中一個表面(或兩個表面)上形成劃痕與溝槽,也就是粘著磨損型研傷(二)粘著磨損型研傷的分類

依據摩擦副表面研傷的程度,一般將機床上常見的粘著磨損型研傷分為四類:

1.涂抹 這事只發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。例如:運行后的蝸輪表面的銅涂抹在蝸桿表面上。

2.擦傷 破壞方式是沿運動方向產生細小劃痕,發生在軟金屬表面表層以下較淺的部分。有時硬金屬表面也會有劃傷,常見于設備磨合期。

3.膠合?。ㄋ好摚┊斈Σ粮弊鱿鄬瑒訒r。粘著點從基體金屬上剪切下來,使其表面產生撕脫性破壞,出現膠合性損傷。多發生在相互摩擦的兩個零件的基體較深處。如機床導軌與滑板在缺乏潤滑油而導致于摩擦多屬于此類研傷。

4.咬死 相對滑動的零件表面瞬時閃發的溫度相當高、粘著區又大、粘著點的強度也非常高,粘著不能從基體上剪切下來,造成相對運動終止的現象。這是我們研究的研傷中最為嚴重的一種,俗語也稱之為“抱軸”。

(三)粘著磨損型研傷影響因素

很多因素都影響到研傷現象的發生,我們可以通過研究這些因素有真對性的采取措施,預防研傷現象的發生和發展。

1.潤滑油的因素 潤滑狀態對粘著磨損型研傷影響很大,能否保持摩擦表面始終保持足夠強度的潤滑膜,避免摩擦表面之間金屬表面的直接接觸而形成千摩擦或半干摩擦,是防止產生粘著磨損型研傷的關鍵。確保摩擦表面的良好潤滑是很重要的。

2.壓力因素 一般情況下,隨著壓力的增大,粘著磨損型研傷也會加重。當壓力載荷超過摩擦副材料的硬度時,摩擦副表面氧化膜被壓潰,兩表面之間新生面的凸出點互相嵌入,而相互移動則使此類研傷加重,嚴重時導致摩擦副表面膠合,甚至咬死。重型機床多屬于此類研傷。

3.溫度因素 在摩擦過程產生的熱量,使摩擦表面溫度升高到一定程度時,輕者破壞潤滑膜,使屬表面的直接接觸而形成干摩擦或半干摩擦:嚴重時能使材料處干回火狀態而降低材料硬度;更嚴重的現象是局部高溫使摩擦表面的慈材料處于溶化狀態。因此,溫度對產生粘著磨損型研傷影響很大。

4.滑動速度的因素 壓力一定時,滑動速度小,形成潤滑膜的作用就減小,這時油膜的橫渡較小,油膜常因承受不了運動件的壓力而部分破壞,造成兩金屬見得直接接觸,容易導致研傷。但滑動速度達到一定程度時。也容易導致摩擦副的溫度升高,易破壞潤滑油膜,進而導致研傷。

5.表面粗糙度的因素 越是光滑的表面,抗粘著磨損型研傷的能力就越大。適當降低表面粗糙度值可以預防此類研傷。因此,在保養機床時,常常在機床導軌表面刮研花紋,目的是便于出儲油,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,更容易產生粘著磨損型研傷。金屬與非金屬所組成的摩擦副產生此類研傷的傾向小。

二、磨粒磨損型研傷

污染進入兩摩擦表面間的顆粒,在表面運動時所產生的顯著切削作用,致使摩擦表面產生劃痕和溝槽研傷類型。

(一)磨粒磨損型研傷產生的機理

硬顆粒進入兩摩擦表面之間后受到兩個力的作用,一個是垂直于表面的力,另一個是平行于表面的力。硬顆粒在前者的作用下刺入表面,而在后者的作用下產生切向運動,其結果導致表面留下劃痕或溝槽。

(二)磨粒磨損型研傷的分類

我們把機床上常見的磨粒磨損型研傷大致分為三類:

1.磕碰引起的在我們生產加工過程中,機床的導軌難免會受到工件或工具等高應力物品的磕碰,因此是導軌的表面出現凹坑,而其周圍同時會出現凸起或毛刺。如不及時修復,當滑板在導軌上華東時,勢必將滑板研傷。

2.硬粒進八摩擦面之間引起的外界的切屑和型砂進入機床的到歸與滑板之間,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,當滑板移動時,使導軌和滑板研傷。

3.污物進入摩擦面引起的污垢通過潤滑油進入摩擦面之間,雖然不會壓潰摩擦表面,但能改變摩擦表面的接觸狀態,由于污垢的支承,與污垢接觸位置承受的壓應力增大,長時間運行后,也將產生擦傷或微小的劃痕。不論我們采取什么樣的措施,機床研傷的問題也是難以避免的。因此,我們研究研傷產生的機理和類型的目的,就是要找出修復研傷的辦法。

機床一旦發生了研傷,就必須立即停止運行,找出原因,對癥下藥,及時修復。一般來講,對涂抹一類的輕微研傷,可以不做修復,但必須加強潤滑,防止研傷擴大。而對膠合、咬死等研傷,則必須進行修復?,F就常見的幾種摩擦副的研傷修復進行探討:

(三)滑動軸承與軸的修復

1.滑動軸承表面被研傷后,首選的方法是刮研法?;瑒虞S承一般都有可供調整修復的余量,完全可以滿足機床的一個修理周期。如果研傷十分嚴重,修復余量不能滿足時,就要及時更換軸承。

2.當軸頸有研傷時,可采用磨小軸頸、更換滑動軸承的方法。但軸頸修磨量不宜過大,比如機床主軸,修磨量不能超過軸承表面淬火、滲碳、氧化、及碳氮共滲的厚度,修磨后軸頸表面硬度不低于原設計硬度的下限:對于傳動軸來說,軸頸不應小于裝配時在裝配方向前端軸頸或凸臺的尺寸。

當然也可以采用焊接修補的方法來修復軸頸,但要考慮焊補時加熱過程對軸的幾何精度、機械強度及表面硬度的影響。

還有一點需要注意,軸頸修復后,一般都需要按軸頸重新配做滑動軸承或軸承套。

(四)蝸桿副的修復

蝸桿副發生粘結或研傷時,蝸桿的齒面均被硬化和擦傷,蝸桿表面硬度會下降,滲碳蝸桿齒面有時會產生龜裂現象。在修復蝸桿副時,是修復蝸輪報廢蝸桿,還是修復蝸桿報廢蝸輪,或者都修復,除了根據他們的損壞程度外,還應考慮蝸桿副傳動的結構形式。當傳動為固定中心距傳動的蝸桿副,一般只能修復一件,更換一件,被修件的齒厚減薄量由增厚新件的齒厚補償,以免嚙合齒隙增大。從考慮齒強度的觀點出發,不宜減薄蝸輪齒厚,而應優先選用修復蝸桿的方法。如果蝸桿為滲碳淬火件,則齒面修磨量不宜過大。如果考慮蝸輪的價值較貴,也可選用修復蝸輪,更換蝸桿的方法。

(五)機床導軌的修復

對于機床導軌的輕微研傷和擦傷,只要用刮刀或磨石修復,即可繼續運行。

而對膠合性研傷,則需要用焊接修補或充填粘補得方法來修復。

對機床導軌的焊接修補與粘補,相對來說工藝較為復雜,特別是大面積的修復,修復前更應考慮全面:第一,要考慮所采用的修復工藝對導軌的精度,力學性能有否影響。如受溫度的影響,是否會引起達導軌變形,是否會改變導軌的機械強度呵表面硬度等。第二,要考慮所采用的修復工藝對導軌材料的適應性,如鑄鐵材料的導軌一般不采用鑄鐵堆焊,因鑄鐵的可焊性差,易產生裂紋、氣孔等缺陷,也不宜加工。第三,要考慮修補層本身的機械強度與導軌實際工作環境。規格不同、性能不同、實用環境不同的機床,在修補時要選用適用的焊補和粘補材料以及先進的修復手段和新工藝。

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