延长设备工作寿命的技术研究

机械设备的磨损分为跑合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段 ,针对设备在稳定磨损阶段的规律性阐述了设备维修的时机 ,通过实例阐明了如何判断机械设备的稳定磨损阶段 ,提出了视情维修的技术可操作性方法     

长大煤矿斜井TBM刀具磨损影响因素与规律研究

TBM刀具的磨损是影响TBM施工效率的重要因素。以TBM掘进中的围岩磨蚀性、围岩强度、刀盘转矩和刀盘转速为研究对象,研究了长大煤矿斜井施工过程中TBM刀具磨损的影响因素和规律。依托国内首条TBM施工的神华神东补连塔煤矿斜井工程,通过对掘进过程中现场数据的实时监测,获取了刀具单周磨损量、围岩磨蚀性、围岩强度、刀盘转矩和刀盘转速等技术指标。研究结果表明,在其他因素参数一样的条件下,TBM刀具的单周磨损量与围岩的磨蚀性CAI值、强度基本呈线性关系。刀具的单周磨损量随围岩强度和磨蚀性的增大而增大。而当刀盘扭矩和刀盘转速增大时,刀具的单周磨损量先增大后减小。     

Mo含量对Cr12MoV钢表面CrMoN涂层磨损性能的影响

采用非平衡闭合场磁控溅射方法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备不同Mo含量的CrMoN涂层,通过XRD、SEM、显微硬度和磨损试验分析涂层的相结构、表面性能和耐磨性.实验结果表明,CrMoN涂层均呈面心立方结构,无明显的柱状晶,其厚度随Mo含量的增加而增厚.CrMoN涂层显著提高了Cr12MoV钢的表面硬度和耐磨性,尤其是中等Mo含量(20.72%Mo)的涂层.经18h冲击磨损后,该涂层的磨损速率(5.3×10-5mm3/h)明显低于未表面处理试样(1.0×10-3mm3/h),微区逐层剥落的疲劳磨损为主要磨损机制.然而,低Mo含量涂层磨损速率略高于未表面处理试样,磨损机制从疲劳磨损转变为三体磨粒磨损.     

Al含量对Fe-xAl-4.0C-3.5Si合金组织及性能的影响

采用熔炼法制备了Fe-xAl-4.0C-3.5Si(x=6.3,7.4,8.9,11.1)系高温固体自润滑材料,研究了Al加入量对合金组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着Al加入量的降低,合金中α-Fe(Al)固溶体的量增多,Fe3AlC0.5化合物的量减少,有利于改善材料的冲击韧度并提高合金的三点弯曲强度.Al加入量越少,凝固组织中石墨的面密度越大,可以减弱Al对液态合金中碳原子的排斥作用,有利于减小摩擦因素.其中Fe-7.4Al-4.0C-3.5Si合金因具有高的石墨面密度和Fe3AlC0.5硬质相均匀分布的组织特点,其耐磨与减摩性能最好,经900 ℃、15 h退火处理后,摩擦因数保持在0.32的较低水平,磨损率是QT400-18L球墨铸铁的1/5.     

电冶熔铸WC/GCr15钢复合材料的摩擦磨损特性

选择大颗粒WC作增强相，采用电冶熔铸工艺制备了含27％WC粒子的WC／GCr15钢复合材料，观察了复合材料中WC颗粒与钢基体的结合情况；在MM-200型摩擦磨损试验机上研究了室温下复合材料同GCr15钢对摩时的摩擦磨损性能。结果表明：复合材料中的WC颗粒部分溶解于钢基体相，两相界面形成厚达数微米的反应层，有效地提高了界面结合强度。电冶熔铸WC／钢复合材料的耐磨性能比基体材料GCr15钢提高了5倍以上，扫描电镜下的磨痕照片显示：大颗粒WC承担了磨损的主要载荷，实验中没有发生明显脱落的现象，说明界面结合强度在提高复合材料磨损性能方面所起的作用。     

高速电弧喷涂Fe-Al金属间化合物涂层

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)制备了Fe-Al金属间化合物涂层,并研究了涂层的显微组织和室温至650℃的滑动摩擦磨损性能.结果表明:Fe-Al涂层的平均成分为Fe-20.0Al-14.1O(摩尔分数,%),主要相是Fe3Al,FeAl,α-Fe,Al2O3及少量Al;涂层具有较高的结合强度和硬度、较低的孔隙率及较高的高温耐磨性;高温下磨损面形成了大面积的氧化物保护层,降低了涂层的摩擦因数,而剥层磨损是涂层的主要磨损机制.涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使Fe-Al涂层表现出优异的高温耐磨性.     

载流条件下Ti3SiC2陶瓷材料的摩擦学特性

研究了三元层状化合物钛硅碳(Ti3SiC2)材料在载流滑动条件下的摩擦学特性.试验在盘一块式大功率载流高速摩擦试验机上进行,用A3钢盘作为对磨体;滑动速度为20～60 m/s,法向压强为0.4～0.8 MPa,电流强度为0,50和100 A.结果表明,在适当的速度和载荷条件下,Ti3SiC2陶瓷表现出良好的载流摩擦学特性.但载流条件下的摩擦系数和磨损率都比非载流条件下的大,且随电流强度的增大而增大.载流条件下,摩擦系数随法向压强和速度的增大而减小;磨损率随法向压强的增大呈下降趋势,随速度的增高而增大.SEM & XRD观察和分析结果表明,载流情况下Ti3SiC2摩擦面表层生成的TiC等硬质结晶相是导致摩擦系数增大的主要原因;而其磨损率增大主要由微电弧烧蚀与机械摩擦的交互作用及热-力耦合作用两部分共同影响所致.微电弧烧蚀作用引起Ti3SiC2表层氧化、熔融和分解,因而耐磨性发生改变.     

高锰钢在不同极化电位下的冲击腐蚀磨损行为

通过自制的冲击腐蚀磨损试验机,施加不同极化电位对高锰钢在矿浆介质中的冲击腐蚀磨损行为进行了试验研究。结果表明,高锰钢在静态矿浆介质中呈活性溶解特征,适当的极化电位可以有效地降低高锰钢的腐蚀磨损率,充分阴极保护条件下的材料流失量可视为纯机械磨损分量。在阳极极化电位和自然腐蚀电位下的腐蚀磨损率都比阴极保护电位下的高,主要是因为腐蚀作用促进了磨损损伤过程的发展。     

金属自修复添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响

在MMU-5G材料端面摩擦磨损试验机上,研究了自修复添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副的摩擦磨损特性的影响,考察了铸铁摩擦表面自修复膜的形成情况,借助SEM和EDS分析了摩擦副的表面形貌和成分.试验结果表明:添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副摩擦磨损性能影响显著,试验中3 %添加剂油样对HT200/HT200摩擦副的减摩和抗磨效果最好;铸铁-铸铁摩擦副在自修复添加剂作用下对磨时,试样表面无自修复保护膜生成,研究认为铸铁的金相组织和机械性能是导致自修复膜无法产生的根本原因,但添加剂颗粒物理作用对铸铁的减摩和耐磨效应显著.     

Structure and sliding wear behavior of 321 stainless steel/Al composite coating deposited by high velocity arc spraying technique

A typical 321 stainless steel/aluminum composite coating （321/Al coating） was prepared by high velocity arc spraying technique （HVAS） with 321 stainless steel wire as the anode and aluminum wire as the cathode. The traditional 321 stainless steel coating was also prepared for comparison. Tribological properties of the coatings were evaluated with the ring-block wear tester under different conditions. The structure and worn surface of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy（SEM）, X-ray diffractometry（XRD） and energy dispersion spectroscopy（EDS）. The results show that, except for aluminum phase addition in the 32 l/Al coating, no other phases are created compared with the 321 coating. However, due to the addition of aluminum, the 32 l/Al coating forms a type of ＂ductile/hard phases inter-deposited＂ structure and performs quite different tribological behavior. Under the dry sliding condition, the anti-wear property of 32 l/Al coating is about 42% lower than that of 321 coating. But under the oil lubricated conditions with or without 32 h oil-dipping pretreatment, the anti-wear property of 321/AI coating is about 9% and 5% higher than that of 321 coating, respectively. The anti-wear mechanism of the composite coating is mainly relevant to the decrease of oxide impurities and the strengthening action resulted from the ＂ductile/hard phases inter-deposited＂ coating structure.