破碎机耐磨部件磨损失效4种原因分析
2021-12-24 12:35
矿山施工过程中，破碎机是不可缺少的设备，它能够提高原矿产量，减少机械设备的损耗，在保证产量的基础上节省了企业的成本，提高了经济效益。但是耐磨件磨损问题是许多矿山生产企业比较关心的问题。本文就破碎机耐磨部件磨损失效现象的要点进行简要的分析。
01.金属材料的磨损机理
1.1 粘着磨损
机械加工后的零件经常存在粘着剂磨损。粘着剂磨损的意思是在滑动摩擦过程中，摩擦副接触表面局部金属粘着，粘着处很容易在之后的相对滑动中损坏，使得金属碎粒从零件表面脱落或零件表面擦伤。当相互作用的表面接触时，接触只发生在几个单独的微小凸尖上，并且由于接触面小，发生在接触面积上的应力很大，导致接触表面塑性变形，表面膜层被金属流动破坏，使金属原子直接接触产生键合，形成冷焊点，即引发了粘着。在相对滑动过程中，粘着处受损，金属屑粒从零件表面脱落。粘着磨损通常分为三个阶段：磨合、稳定磨损和剧烈磨损。
1.2 磨料磨损
一般磨料磨损是指较硬的磨料与摩擦表面接触运动，使得表面材料损耗。在工业生产中，磨料的磨损会增加材料的消耗，似乎磨料磨损造成的磨损失效占了超过一半的比例。
1.3 表面疲劳磨损
表面疲劳磨损就是当两接触面滚动、滑动或滚动滑动复合运动时由于作用在摩擦表面微观体积上周期性的接触载荷或交变应力，导致表面以及亚表面因疲劳产生裂纹，最终造成材料损耗。表面疲劳磨损裂纹会在表面和亚表面上发生，并且沿着与表面平行或垂直的方向延伸，最终导致表面材料会以细片状剥落，出现麻点或痘斑形状的剥落坑。
1.4 腐蚀磨损
在摩擦过程中，摩擦副之间或者摩擦副表面以及环境介质发生化学反应或电化学反应形成腐蚀产物，由于腐蚀产物的形成和脱落而导致的磨损就是腐蚀磨损。腐蚀磨损可以分为化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损两类。化学腐蚀磨损中最重要的就是氧化磨损。当摩擦副进行相对运动时，凸起的部分与另一方摩擦接触产生塑性变形，空气中的氧气进入到塑性变形层中，形成氧化膜。但是由于氧化膜的强度较低，所以当发生第二个凸起时会剥落并露出新的表面，新表面被氧化又形成氧化膜，然后剥落。如此重复后，机械零件的表面逐渐磨损，最终零件失效。
02破碎机工作原理
颚式破碎机的结构多样，但工作原理相同，即利用动颚板的周期性运动破坏物料。当动颚板绕悬挂心轴向固定颚板摆动时，两个颚板之间的物料就会受到压碎、分裂等综合作用。初期，压小，使物料体积变小，物料相互挤压；当压力超过物料最大承受限度时就会发生破裂。相反，当动颚板离开固定颚板向相反方向摆动时，物料依靠重力向下运动。由于动颚板的每次周期运动都会挤压物料并向下排送。若干周期后，破碎的物料通过排料口排出机外。
03影响磨损的主要因素
3.1 零件的形状
不同结构和形状的颚板，其热处理的力学性能、内部的金相组织有所不同，耐磨性也有较大的差别。颚板越厚，越难淬透，抗磨损性能也就越差。由于颚板的内部抗磨损性低于表面，所以厚度较大的颚板只能通过有效的铸造和热处理工艺来改善这一问题，但这种方法很难大幅提高颚板的抗磨损性能，最好的办法是在不改变颚板的强度基础上，优化颚板结构设计，这样既可以提高颚板的利用率，又可减少结构对热处理性能产生的影响，防止颚板的耐磨性能降低。
3.2 零件的选材
通常，颚板越硬，耐磨性越高。为了提高颚板的耐磨性，有必要增加硬度，但是硬度增加，颚板的抗冲击韧性将降低。那么如何平衡好颚板硬度和抗冲击韧性对于提高颚板的耐磨性十分重要。当前破碎机耐磨部件常用的材料有高锰钢、高铬铸铁和低碳合金钢。高锰钢具有出色的韧性，优异的工艺性和低廉的价格，它能够在冲击或接触应力的情况下迅速产生加工硬化，加工硬化指数比其他材料高出五到七倍，耐磨性大大提高。但是，如果在使用过程中冲击力不足或接触应力较小，则无法快速加工硬化，那么高锰钢的耐磨性无法充分发挥。高铬铸铁具有良好的抗磨性，但韧性低，容易脆性断裂。低碳合金钢是含有铬、钼等多种元素的合金结构钢，具有高强度和优异的韧性的特点，基体结构为马氏体、贝氏体以及两者复合组织。
3.3 破碎机的结构
优化破碎机的结构可以使得动颚板具有出色的运动性，可以减少磨损并提高加工处理能力。合理设计破碎腔可以减少堵塞情况的发生，减慢动颚板的磨损速度。因此，在设计破碎机的结构时，需要注意破碎腔的设计。破碎腔的形状和尺寸必须满足一定的要求。
首先，单位时间内进入破碎腔的物料不能多于能够破碎和排出的物料，否则机器会超负荷和堵塞；其次，物料必须均匀地分布在破碎腔中，确保机器稳定运行；接着，为提高破碎效率并防止堵塞和过度破碎，要保证破碎的物料可以从破碎腔中顺利排出；最后，确保产品的细度和形状是立方体，破碎型的破碎机的破碎腔下方应设计平行区。
3.4 破碎机给料情况的影响
给料情况包括：入料粒度、硬度及破碎机的给料方式。物料的入料粒度和硬度与破碎机是否出现积料和颚板打击物料所受到的碰撞冲量息息相关，破碎机的给料方式不同会导致物料到颚板的落差不同，对颚板打击物料产生的碰撞冲量产生影响。颚板重量不变，颚板的碰撞冲量与物料质量和落差成正比，而碰撞冲量与颚板耐磨性息息相关。另外，物料不能含水量太高，否则物料容易粘成一团，造成积料，加快颚板的磨损，减少使用寿命。
矿山施工过程中难免会遇到磨损失效问题，这时候就需要对磨损机理进行研究，不断寻找降低磨损的方法，将企业的损失降低到最小。
01.金属材料的磨损机理
1.1 粘着磨损
机械加工后的零件经常存在粘着剂磨损。粘着剂磨损的意思是在滑动摩擦过程中，摩擦副接触表面局部金属粘着，粘着处很容易在之后的相对滑动中损坏，使得金属碎粒从零件表面脱落或零件表面擦伤。当相互作用的表面接触时，接触只发生在几个单独的微小凸尖上，并且由于接触面小，发生在接触面积上的应力很大，导致接触表面塑性变形，表面膜层被金属流动破坏，使金属原子直接接触产生键合，形成冷焊点，即引发了粘着。在相对滑动过程中，粘着处受损，金属屑粒从零件表面脱落。粘着磨损通常分为三个阶段：磨合、稳定磨损和剧烈磨损。
1.2 磨料磨损
一般磨料磨损是指较硬的磨料与摩擦表面接触运动，使得表面材料损耗。在工业生产中，磨料的磨损会增加材料的消耗，似乎磨料磨损造成的磨损失效占了超过一半的比例。
1.3 表面疲劳磨损
表面疲劳磨损就是当两接触面滚动、滑动或滚动滑动复合运动时由于作用在摩擦表面微观体积上周期性的接触载荷或交变应力，导致表面以及亚表面因疲劳产生裂纹，最终造成材料损耗。表面疲劳磨损裂纹会在表面和亚表面上发生，并且沿着与表面平行或垂直的方向延伸，最终导致表面材料会以细片状剥落，出现麻点或痘斑形状的剥落坑。
1.4 腐蚀磨损
在摩擦过程中，摩擦副之间或者摩擦副表面以及环境介质发生化学反应或电化学反应形成腐蚀产物，由于腐蚀产物的形成和脱落而导致的磨损就是腐蚀磨损。腐蚀磨损可以分为化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损两类。化学腐蚀磨损中最重要的就是氧化磨损。当摩擦副进行相对运动时，凸起的部分与另一方摩擦接触产生塑性变形，空气中的氧气进入到塑性变形层中，形成氧化膜。但是由于氧化膜的强度较低，所以当发生第二个凸起时会剥落并露出新的表面，新表面被氧化又形成氧化膜，然后剥落。如此重复后，机械零件的表面逐渐磨损，最终零件失效。
02破碎机工作原理
颚式破碎机的结构多样，但工作原理相同，即利用动颚板的周期性运动破坏物料。当动颚板绕悬挂心轴向固定颚板摆动时，两个颚板之间的物料就会受到压碎、分裂等综合作用。初期，压小，使物料体积变小，物料相互挤压；当压力超过物料最大承受限度时就会发生破裂。相反，当动颚板离开固定颚板向相反方向摆动时，物料依靠重力向下运动。由于动颚板的每次周期运动都会挤压物料并向下排送。若干周期后，破碎的物料通过排料口排出机外。
03影响磨损的主要因素
3.1 零件的形状
不同结构和形状的颚板，其热处理的力学性能、内部的金相组织有所不同，耐磨性也有较大的差别。颚板越厚，越难淬透，抗磨损性能也就越差。由于颚板的内部抗磨损性低于表面，所以厚度较大的颚板只能通过有效的铸造和热处理工艺来改善这一问题，但这种方法很难大幅提高颚板的抗磨损性能，最好的办法是在不改变颚板的强度基础上，优化颚板结构设计，这样既可以提高颚板的利用率，又可减少结构对热处理性能产生的影响，防止颚板的耐磨性能降低。
3.2 零件的选材
通常，颚板越硬，耐磨性越高。为了提高颚板的耐磨性，有必要增加硬度，但是硬度增加，颚板的抗冲击韧性将降低。那么如何平衡好颚板硬度和抗冲击韧性对于提高颚板的耐磨性十分重要。当前破碎机耐磨部件常用的材料有高锰钢、高铬铸铁和低碳合金钢。高锰钢具有出色的韧性，优异的工艺性和低廉的价格，它能够在冲击或接触应力的情况下迅速产生加工硬化，加工硬化指数比其他材料高出五到七倍，耐磨性大大提高。但是，如果在使用过程中冲击力不足或接触应力较小，则无法快速加工硬化，那么高锰钢的耐磨性无法充分发挥。高铬铸铁具有良好的抗磨性，但韧性低，容易脆性断裂。低碳合金钢是含有铬、钼等多种元素的合金结构钢，具有高强度和优异的韧性的特点，基体结构为马氏体、贝氏体以及两者复合组织。
3.3 破碎机的结构
优化破碎机的结构可以使得动颚板具有出色的运动性，可以减少磨损并提高加工处理能力。合理设计破碎腔可以减少堵塞情况的发生，减慢动颚板的磨损速度。因此，在设计破碎机的结构时，需要注意破碎腔的设计。破碎腔的形状和尺寸必须满足一定的要求。
首先，单位时间内进入破碎腔的物料不能多于能够破碎和排出的物料，否则机器会超负荷和堵塞；其次，物料必须均匀地分布在破碎腔中，确保机器稳定运行；接着，为提高破碎效率并防止堵塞和过度破碎，要保证破碎的物料可以从破碎腔中顺利排出；最后，确保产品的细度和形状是立方体，破碎型的破碎机的破碎腔下方应设计平行区。
给料情况包括：入料粒度、硬度及破碎机的给料方式。物料的入料粒度和硬度与破碎机是否出现积料和颚板打击物料所受到的碰撞冲量息息相关，破碎机的给料方式不同会导致物料到颚板的落差不同，对颚板打击物料产生的碰撞冲量产生影响。颚板重量不变，颚板的碰撞冲量与物料质量和落差成正比，而碰撞冲量与颚板耐磨性息息相关。另外，物料不能含水量太高，否则物料容易粘成一团，造成积料，加快颚板的磨损，减少使用寿命。
矿山施工过程中难免会遇到磨损失效问题，这时候就需要对磨损机理进行研究，不断寻找降低磨损的方法，将企业的损失降低到最小。
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