輥壓機(jī)及磨輥堆焊要點(diǎn)

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1、第一部分堆焊材料的磨損1.磨損的基本概念磨損是由摩擦引起的，在建材、冶金、礦山、電力、機(jī)械、國防以及航空、航天等等行業(yè)處處存在摩擦，處處都有磨損。材料磨損是兩個(gè)以上的物體摩擦表面在法向力的作用下，相對(duì)運(yùn)動(dòng)及有關(guān)介質(zhì)、環(huán)境溫度的作用使其發(fā)生形狀、尺寸、組織和性能變化的過程。從磨損的特征與結(jié)果分析，任何一種磨損都發(fā)生在物體的工作表面上，但不僅物體表面宏觀發(fā)生變化，而且物體微觀組織結(jié)構(gòu)及其性能也會(huì)發(fā)生變化。從物理與化學(xué)觀點(diǎn)分析，磨損是發(fā)生在兩物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面，而且是在很薄的一層工作表面上，在磨損過程中一個(gè)重要的特征是機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?/p>

2、熱與冷卻都以非常快的速度進(jìn)行，物體表面具有相當(dāng)大的活性和相當(dāng)高的自由能，材料表面與亞表面的組織與性能同內(nèi)部是不一樣的。對(duì)固體金屬來說，當(dāng)溫度低時(shí)，原子活動(dòng)較弱，低溫變形后，表面的原子數(shù)將不會(huì)有多大變化，而在高的溫度下，表面原子的活動(dòng)能力增強(qiáng)，因此，材料的結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)某種程度的調(diào)整與改變，結(jié)果使金屬性質(zhì)和能量發(fā)生變化。材料表面原子會(huì)與環(huán)境（介質(zhì)）發(fā)生相互作用，產(chǎn)生物理吸附、化學(xué)吸附或化學(xué)反應(yīng)，使材料表面可能產(chǎn)生加工硬化層或者形成表面織構(gòu)，將會(huì)影響材料的磨損過程?？梢哉f磨損是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。從原子與作用力分析，由于相互接觸的兩物體表面，

3、其中一物體表面的原子能與另一物體表面的原子極靠近，甚至進(jìn)入斥力場(chǎng)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩表面分子就會(huì)產(chǎn)生能量損耗。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中將有些原子進(jìn)入斥力場(chǎng)，而有另一些原子將離開斥力場(chǎng)，其變化大小，決定于接觸程度，而其定量數(shù)決定于統(tǒng)計(jì)學(xué)的相率。當(dāng)兩物體充分接近時(shí)，原子將被排斥而其自然的趨向是回到它原來的位置上去，然而這是個(gè)似乎不可能的假說，即原子可能被撞擊出，并運(yùn)動(dòng)得足夠遠(yuǎn)，以至進(jìn)入相對(duì)表面上另一個(gè)原子場(chǎng)內(nèi)，在這里得到新的平衡位置。也就是說原子可以從一個(gè)物體表面上被對(duì)面的另一個(gè)物體表面俘獲去。按湯姆林遜的著作，這就是磨損的實(shí)質(zhì)。不管如何定義磨損，材

4、料的磨損必然包括三大要素：1、材料的表面特征；2、另一物質(zhì)（液體、氣體和固體）的接觸特性，即接觸方式、力的傳遞和表面變形等；3、相對(duì)運(yùn)動(dòng)。磨損是一個(gè)廣泛的領(lǐng)域，可以說每一種磨損都有幾種性質(zhì)不同、互不相關(guān)的機(jī)理存在，因此在分類上也常出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。常見的分類方法見圖所示。磨損分類圖2.磨粒磨損的分類在這些類型的磨損中，磨料磨損最為普遍存在，約占各種磨損的50%，粘著磨損次之，約占15%，腐蝕磨損約占8%。劃傷式磨損又稱低應(yīng)力磨粒磨損，碾壓式磨料磨損又稱高應(yīng)力磨粒磨損。輥壓機(jī)和煤、立磨的表面磨損均屬于高應(yīng)力磨粒磨損范圍。磨粒磨損按磨損表面

5、的數(shù)量可分為兩體磨損和三體磨損。兩體磨損特點(diǎn)是硬質(zhì)顆粒直接作用于被磨材料的表面上。三體磨損的特點(diǎn)是硬質(zhì)顆粒處于兩個(gè)被磨表面之間。顯然輥壓機(jī)和立磨的磨損屬于三體磨損。磨粒磨損按金屬硬度又可分為硬磨料磨損和軟磨料磨損。硬磨料磨損條件是金屬表面硬度Hm/磨料硬度Ha≤0.8；軟磨料磨損條件是金屬表面硬度Hm/磨料硬度Ha>0.8，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合Hm/Ha遠(yuǎn)大于1的情況下，磨損仍然會(huì)發(fā)生。因此，我們可以知道輥壓機(jī)和立磨的磨損顯然屬于軟磨料磨損范圍。3.磨粒磨損基本模型與原理3.1磨粒磨損簡(jiǎn)化模型目前，普遍采用拉賓諾維奇（Rabinowicz

6、）提出的磨粒磨損簡(jiǎn)化模型來討論磨粒磨損問題。見下圖3-1，并導(dǎo)出定量計(jì)算公式。磨料磨損的簡(jiǎn)化模型模型計(jì)算假設(shè)條件：a磨粒磨損中的磨料為圓錐體；b被磨材料為不產(chǎn)生任何變形的剛體；c磨損過程為滑動(dòng)過程。磨粒在載荷P的作用下，被壓入較軟的金屬材料中，并在切向力作用下沿較軟的金屬表面滑動(dòng)距離為L(zhǎng)，犁出一道溝，其深度為t。那么單位滑動(dòng)距離磨損掉的金屬材料體積，即被遷移的溝槽體積（陰影部分），用下式可以算出，即式中V——磨損掉的體積，mm3；r——磨粒圓錐體的半徑，mm；t——磨粒壓入金屬材料的深度，mm；L——滑動(dòng)距離，mm?？梢缘贸鯲/L=

7、r·t因?yàn)槟チ蠅喝虢饘俨牧蟽?nèi)的深度，取決于壓力的大小和材料硬度的比值，所以t=r·ctgθπr2=P/H代入上式式中θ——磨粒圓錐體夾角；P——法向載荷，N；H——金屬材料的硬度,MPa；得到：V/L=P/πH·ctgθ令磨料磨損系數(shù)Kabr=ctgθ/π則V/L=Kabr·P/HV=Kabr此式表明，在一定磨料條件下，單位距離內(nèi)磨損體積與外加載荷和滑動(dòng)距離成正比，而與材料的硬度成反比，并且可以顯然看出“θ”角越小，即磨粒越尖銳，磨損越嚴(yán)重。在上面的方程中的磨損系數(shù)Kabr為理論值，僅考慮到磨粒的形狀系數(shù)，并且假定所有的磨料都參加切

8、削、犁出的溝槽體積全部成為切屑。實(shí)際上，在磨損過程中所發(fā)生的現(xiàn)象是十分復(fù)雜的，包括外部載荷，施力情況，磨粒硬度、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、迎角與環(huán)境以及材料的組織和性能等等，磨損系數(shù)應(yīng)該是上面的幾何因數(shù)ctgθ/π與比例常數(shù)的乘積，實(shí)際比例常數(shù)是在所