機床鑄件（大型鑄件）常見研傷原因及排除

 

機床鑄件及大型鑄件一些做相對滑動的零、部件，如滑板與導軌、軸與滑動軸承、蝸桿與蝸輪等在運轉一段時間后，其表面上常常會出現(xiàn)劃痕或溝槽，我們稱這種現(xiàn)象為研傷。研傷破壞了機床的精度，影響了機床的使用壽命，若修理不及時，研傷產(chǎn)生的顆粒，還會加劇研傷，而研傷產(chǎn)生溝槽容易藏污納垢，也會加劇研傷，嚴重時能使相互的滑動件中止滑動，產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。

 

　　研傷實質(zhì)上就是非正常情況下的磨損，機床上常見的研傷，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、預防措施及修復方法，做些簡單介紹。

 

　　一、粘著磨損型研傷

 

　　這種研傷是指磨擦副在相對運動時，由于互相磨擦，接觸表面的材料從一個表面轉移到另一個表面，致使磨擦表面產(chǎn)生了劃痕與溝槽。

 

　　1.粘著磨損型研傷的產(chǎn)生機理

 

　　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   消除凸峰和凹谷。當兩個磨擦表面接觸時，實際上是兩個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，這種現(xiàn)象就是通常講的冷焊粘著。這些粘著點是在沒有表面膜的情況下產(chǎn)生的，當磨擦副表面上有表面膜時，只受法向力作用，其冷焊粘著也是不會產(chǎn)生的。若同時有切向力的作用，且法向力和切向力都很大，并在做相對滑動時，磨擦表面的溫度就會升高，在高溫高壓下，致使油膜破壞，接觸的金屬表面就會軟化或熔化，接觸點就產(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表面轉移到另一表面上，從而使其中一個表面(或兩個表面)上形成劃痕和溝槽，也就是形成粘著磨損型的研傷。

 

　　2.粘著磨損型的研傷的分類

 

　　根據(jù)磨擦副表面研傷的破壞程度，我們可將機床上常見的粘著磨損型研傷劃分為四類：

 

　　(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，破壞方式是沿運動方向產(chǎn)生細小劃痕，有時硬金屬表面上也有可能劃傷。   常見的是在機床運行初期、軸和滑動軸承處于摩合期的磨損。

 

　　(3)膠合(或稱撕脫)研傷發(fā)生在相互磨擦的兩個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，使粘著結合強度任一基體金屬剪切強度，當磨擦副做相對滑動時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；機床的滑板與導軌在缺乏潤滑油而導致干磨擦時，也常會產(chǎn)生此類研傷。

 

　　(4)咬死當磨擦副表面瞬時閃發(fā)的溫度相當高、粘著區(qū)較大、粘著點的強度也相當高，粘結不能從基體上剪切掉，以致造成相對運動中止的現(xiàn)象。咬死是研傷中   嚴重的一種。例如軸與滑動軸承當潤滑不良而出現(xiàn)的“抱軸”，大都會產(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產(chǎn)生咬死。

 

　　3.粘著磨損型的研傷的影響因素及預防措施

 

　　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措施，來預防其產(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   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)壓力因素粘著磨損型研傷，一般是隨著壓力的增大而增加。當壓力負荷超過摩擦副材料硬度的   值時，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，相對移動時，會使此類研傷急劇增加，嚴重時會導致摩擦副表面膠合，甚至咬死。所以使用機床時，工作臺、滑動導軌要避免超負荷運行，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。機床在大修理時，其導軌進行淬火處理，對預防此類研傷也有很大效果。

 

　　(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   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(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冷卻等措施，是防止因溫度而導致粘著磨損型研傷的有效方法。

 

　　(4)滑動速度的因素在壓力   的情況下，滑動速度小，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。但滑動速度大到   程度時，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速度可以降低產(chǎn)生粘著磨損型研傷的傾向。

 

　　(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，適當降低表面粗糙度可防止此類研傷，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)生粘著磨損型研傷。但摩擦副表面粗糙度降得過低，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(yǎng)機床時，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)生此類研傷的傾向小。檢修機床時，可采用非金屬涂層修復滑板導軌、軸和套采用不同材料，或對軸進行表面處理工藝等，減小產(chǎn)生粘著磨損型研傷。

 

　　二、磨粒磨損型研傷

 

　　這種研傷是指污染進入兩摩擦表面間的硬顆粒，在表面運動時所起的顯著切削作用，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

 

　　硬顆粒進入兩摩擦表面之間后受到兩個力的作用，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，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

 

　　(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(xiàn)凹坑，而凹坑的周圍同時會出現(xiàn)凸起或毛刺。如不及時修理，當滑板在導軌上滑動是時，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，移動時便將導軌或滑板研傷。

 

　　(3)污物進入摩擦面之間引起的比如污垢通過潤滑油進入摩擦面之間，雖然不會壓摩擦表面，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，長時間運行后，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)生磕碰傷后要及時修理，比如對產(chǎn)生的凸起和毛刺，要用油石或刮刀及時修平，防止研傷摩擦表面；對出現(xiàn)的凹坑要盡可能修補，防止凹坑內(nèi)藏污納垢，給研傷留下隱患。

 

　　(2)設防和配置護罩，防止如切屑、型砂等硬顆粒進入摩擦表面間，一旦發(fā)現(xiàn)硬顆粒或雜物進入摩擦面之間，應立即排除，防止研傷產(chǎn)生或擴展。

 

　　(3)按時保養(yǎng)機床，及時   導軌、滑板、油孔其及死角的污物油垢，防止污物進入摩擦表面之間，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。一般來說，對涂抹一類的研傷，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(xù)運行：而對膠合、咬死及硬顆粒引起的研傷，則   進行修復?，F(xiàn)在就常見幾種摩擦副的研傷修復便有些簡單介紹：

　　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(xù)運行。而對膠合性研傷，則需要用焊補或充填粘補的方法來修復，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，相對說來工藝比較復雜一些，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，那么工藝過程中的溫度是否會引起導軌變形，是否會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際工作環(huán)境。比如，我們同樣用錫鉍合金堆焊修復4m龍門刨床導軌和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可能使修補層滿足   的使用周期。

 

　　在機床大修理時，對導軌一般是采取如下兩種方法修復：首先把床身導軌進行精刨、精銑或精磨，將研傷修平，根據(jù)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的鋼導軌或淬硬鋼帶。

2.滑動軸承與軸的修復

 

　　(1)滑動軸承表面被研傷后，   的修復方案應是刮石匠方法修復。一般來說，滑動軸承都留有可供調(diào)整和修理的余量，可以滿足機床的一個修理周期。如果研傷十分嚴重，修理余量不能滿足，就需要考慮   換了。兩半瓦式滑動軸承研傷后，可以減薄墊片重新組裝后，刮研軸瓦內(nèi)孔要求精度，修復后繼續(xù)使用。

 

　　(2)當軸頸有研傷后，可采用磨小軸頸、   換滑動軸承的方法。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。

 

　　如果用焊補的方法來修復軸頸，那么要考慮焊補加熱過程對軸的幾何精度、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軸承(或稱軸套)。