显微镜,显微镜价格,显微镜的价格

　　工程机械减摩自修复材料技巧

　　作者:张振召 宣布日期：2006-12-25

　　编者按：金属磨损自修复材料技术作为一种世界领先的高新技术，它具有奇特的作用原理和金属表面改性功效，可以用于任何一种存在摩擦的机械装备中。我国每年因摩擦磨损造成的丧失达上千亿元，而推广和应用金属磨损自修复材料技术有看解决诸多相干问题并获得宏大的经济效益。因此，本刊特向您推举此文，愿您重点浏览并有所收获。

　　摘 要：金属磨损自修复材料技术是一项具有革命性的、独创的、全新的金属表面强化与修复的新技术。应用这种新材料新技术，不仅能预防机件磨损，还能在动态中修复机械磨损面，大幅度延伸设备的使用寿命和降低能耗。文中先容了金属磨损自修复材料技术的作用原理与技术特色，并通过实例先容了金属磨损自修复材料在不同范畴的应用情况。

　　金属磨损自修复技术是一种全新的机械设备和机械零件摩擦表面的减摩技术。它的特色是在机械设备不解体的情况下，动态中完成金属磨损部位的自修复进程，生成减摩性能优良的耐磨保护层，使摩擦表面硬度和光洁度提高，摩擦系数大幅度下降，并使已经磨损的部位恢复到本来尺寸。

　　一、“金属磨损自修复材料”的作用原理和技术特色

　　金属磨损自修复材料是一种由羟基硅酸镁等多种矿物成份、添加剂和催化剂等构成的庞杂组分超细粉体组合材料，重要取之于自然矿石。它的常用组分粒度为0.1～10μm，可以添加到各种类型的润滑油或润滑脂中使用（图1）。润滑油或脂作为载体，将修复材料的超细粉体微粒送入摩擦副的工作面上。它不与油品发生化学反映，不转变油的粘度和性质，也无毒副作用。在常温下的化学性质十分稳固。

　　修复剂微粒在金属摩擦表面所产生的物理变更是：使摩擦表面得到清算和超精研磨。修复剂微粒相对于金属摩擦表面的微凸体和凹坑来说仍然是大尺寸颗粒（0.1～10μm），被带进摩擦界面后，在机械零件的摩擦滑动中被研磨细化。此时微粒材料要穿透油膜，对摩擦表面上的所有污染物（润滑油的分解物、添加剂，磨粒附着物，积炭）进行清理，尤其是将微凹坑中的污染物清算清洁，就象用砂子清算粘有油泥的手掌一样。修复剂微粒的超精研磨作用也造成金属表面的微凸体产生断裂，使得摩擦表面的光洁度进一步提高。

　　修复剂微粒在金属摩擦表面发生的化学反响是：在超精研磨中，微凸体发生断裂时发生的闪温，使微粒晶体中的镁原子与金属表层的铁原子发生置换反映，在摩擦表面生成铁硅酸盐新晶体。在摩擦能的作用下，新晶体在摩擦表面不断增添，终极形成了与铁基金属成化学键联合的耐磨保护层。

　　保护层的生成速度与厚度与摩擦开释的能量和修复剂颗粒的数目成正比：修复剂微粒的数目充分、摩擦开释的能量大时，保护层的增加速度就快；反之，当摩擦间隙得到补偿，摩擦释放的能量降低，保护层增加的速度就慢。因此，修复剂微粒发生化学反应生成保护层的部位是有选择性的，它只在金属磨损的部位上发生。在非磨损部位上，修复剂微粒不发生化学反响，仍然被油液携带着流动。随着保护层的不断生成，磨损部位的磨损间隙得到补偿，表面光洁度提高，导致摩擦开释的能量降低，置换反映结束，保护层停滞生长。保护层不仅能够补偿间隙，使零件恢复原始外形，还可以优化配合间隙，这就有利于降低摩擦振动，减少噪音，节俭能源，实现对零件摩擦表面几何外形的修复和配合间隙的优化。

　　耐磨保护层具有异乎寻常的力学和物理性能：

　　摩擦系数 μ 0.003～0.007（干摩擦）

　　显微硬度 Hv 680～710

　　线胀系数 13.6～14.2 （与钢雷同）

　　冲击强度 50kg/mm2

　　耐高温 1575～1600 ℃（损坏温度）

　　耐腐化 高湿度，海洋环境，酸、碱介质中不腐化

　　经清华大学摩擦学国度重点试验室丈量验证，在铁路大功率DF-11型内燃机车使用“金属磨损自修复材料”运行15万公里时，柴油发动机气缸内壁的摩擦面上天生的耐磨掩护层的厚度为8～14μm，实测其摩擦系数为0.005，比缸套基体金属表面油膜润滑的摩擦系数降落了一个数目级；纳米硬度比基体金属表面的硬度提高一倍多。

　　应该指出的是，在实验室中测得的耐磨保护层的平均摩擦系数为0.005，是在干摩擦条件下测取的。在有SD/CC 40润滑油油膜的条件下，其摩擦系数则有恢复性的升高。因此，对于已生成耐磨保护层的摩擦副，润滑油的重要作用在于散热，此时选择一种粘度值较低的润滑油将能够更好地施展耐磨保护层的低摩擦系数上风，从而也进一步降低了能耗，获得出色的减摩降耗性能。

　　实际使用证实，内燃发动机在使用中因气缸、活塞等的摩擦阻力大和配合间隙大，造成其动力性能有不同水平的降低，在其气缸、活塞环等摩擦表面上生成的超硬超滑耐磨保护层和主动修复其磨损部位后，发动机的性能会发生如下变更：

　　气缸紧缩比： 进步10～15%；

　　热发动机怠速油压：增添1.0～1.5kg/cm2；

　　动员灵活力： 进步5～25%；

　　发动机油耗： 降低5～15%；

　　Co、Hc有害气体排放：下降10～50%。

　　超硬超滑的摩擦表面可在无油条件下工作，汽油机汽车和柴油机汽车无油润滑的行驶公里数均可超过200km。

　　铁基金属摩擦表面一旦生成耐磨掩护层后，显微镜光源，其表面的显微硬度提高，对进进摩擦表面的风沙、粒子的划伤敏感度下降，使已生成耐磨保护层的内燃机车在风沙大的路段行驶中能大幅度提高内燃机的无故障行驶里程。

　　金属磨损自修复材料的减摩机理与市场上销售的其它抗磨添加剂有明显不同，它不是在金属摩擦表面上生成软金属保护膜（或聚四氟乙烯保护膜），也不是通过溶解于润滑油的钼、硼有机化合物在摩擦表面生成含钼、硼的化学键构架，而是在发生磨损的金属表面生成减摩性能优良的耐磨保护层，并且可不解体的修复机械装备中已产生磨损的表面，使之恢复到Zui佳配合间隙。各种类型的添加剂，都是油溶性的，它们的基础功效都是对润滑油进行二次处理，没有脱分开石油化工工程和润滑工程的范畴。金属磨损自修复材料可以原位强化和修复铁基摩擦副的工程表面，是全新的表面强化与修复技术，属于表面工程的范围。2002年9月18日通过了国家经贸委会同交通部、铁道部、教导部、国防科工委、国家环保局等部分组织的产品鉴定。

　　二、“金属磨损自修复材料”应用技术的试验室验证

　　为了获得“金属磨损自修复材料”应用技术的国内Zui有威望性的实验室验证检测数据，国家经贸委分辨委托清华大学磨擦学国家重点实验室、国家轴承质量监视检验中心、国防科工委第一计量测试研讨中心等，对 “金属磨损自修复材料”进行有关实验室试验和在机械设备上的使用特征进行验证性检测，检测内容和检测成果如下。

　　1. 清华大学摩擦学国家重点试验室的检测情况

　　① 验证在试样摩擦表面天生耐磨维护层的进程及其形貌特点

　　在摩擦磨损试验机上，对45#钢面接触摩擦副试样实施“金属磨损自修复材料”应用技术，试验机累计运行450小时后摩擦副表面的平均显微硬度值从原始表面的Hv=230，提高到Hv=680；在下试样金相样品横断面上可用光学显微镜和扫描电子显微镜观测到8微米左右的耐磨保护层。

　　② 测试汽缸内壁生成的耐磨掩护层的厚度

　　对实施金属磨损自修复材料应用技术后运行15万公里的DF-11型机车063号柴油机第15缸的缸套表面形成的耐磨保护层进行扫描电镜观测，成果表明：在取自缸套的金相样品横断面上，约10微米厚度的耐磨保护层无论在光学显微镜下还是扫描电子显微镜下均清楚可见。

　　③ 测试生成的耐磨保护层表面的摩擦系数

　　在SRV摩擦磨损试验机上，应用已形成耐磨保护层的内燃机柴油机缸套切取的下试样，用对磨的原配镀铬活塞环制备上试样，在无油润滑（干摩擦）的条件下测得的摩擦系数稳固坚持在0.005。

　　④ 检测气缸内壁生成的耐磨保护层的显微硬度

　　气缸内壁基体的纳米硬度丈量值为524，天生耐磨维护层后的丈量值为1110。

　　⑤ 检测气缸内壁生成的耐磨保护层表面的粗糙度

　　用表面形貌仪测得耐磨维护层的表面粗糙度为 Ra=0.0694μm，其微观特征属极光表面类中的亮光泽面。

　　2. 国家轴承质量监视检验中心的检测情况

　　国度轴承质量监视检验中心对经“金属磨损自修复材料”进行表面处置的6205-2RSIXI微型汽车张紧轮轴承进行寿命试验。该轴承的惯例实验寿命为L10=126h。试验至21倍寿命时，轴承套圈滚道，转动体表面基础没有磨损。

　　3. 国防科工委第一计量测试研讨中心的检测情形

　　国防科工委第一计量测试研究中心研讨员等数人，与北京内燃机务段计量职员组成测试小组，对使用“金属磨损自修复材料”运行至30万公里的DF-11型063号内燃机车的柴油发动机进行了分解测试，测试其活塞环、活塞、气缸套的磨损情况（铁道部规定：DF-11型内燃机车柴油发动机运行至30万公里时应进行中修，调换活塞环等易磨损机件）。检测结论为：

　　“DF-11型063号内燃机车编号为159的柴油发动机经过30万公里的实际运行后，其活塞、活塞环、气缸内径的实际尺寸仍符合新品尺寸请求”。

　　三、“金属磨损自修复材料”在机械装备、轴承和加工刀具上的试应用情况

　　1、在铁路内燃机车大功率柴油机的试用情况

　　在北京铁路分局内燃机务段的大力支撑下，1999年11月在北京型内燃机车2008号机车上首次进行了“金属磨损自修复资料”利用实验。至2001年1月，该车运行28万公里，按“修程”规定进行中修。在中修时发明其已分解的第一、七缸燃烧室的气缸套内径、活塞环、活塞、曲轴、凸轮轴、轴瓦等机件的尺寸均在新品规定的公称尺寸之内，毋需调换，持续运行。在此期间的燃油耗费率由51.2公斤/万吨公里，减少到46.5公斤/万吨公里，油耗降落了9.6%。至2002年11月底，该机车已运行50多万公里。

　　2001年4月5日，北京内燃机务段又对更大功率的DF-11型内燃机车063、163号两台机车进行了加注“金属磨损自修复材料”的同样试验。至2002年1月18日，063号机车行驶30万公里进行中修时分解柴油动员机，经检测证实，该机车发动机的气缸套、活塞、活塞环均在新品尺寸规定范畴之内。

　　在上述运用实验取得显明后果的基本上，2001年12月，北京铁路局决议，在北京、天津、石家庄、太原四个分局的100台DF-11型内燃机车上进行批量推广“金属磨损自修复资料”利用工作。截止2002年11月底，北京铁路分局内燃机务段已有31台机车相继进进30万公里“中修”期，经检测，其气缸套、活塞、活塞环等均不须要调换部件，未经中修持续进行第二个中修期60万公里的应用试验。2002年12月19日通过了北京市科委组织的科学技巧结果鉴定。

　　2、在直柄麻花钻上的试用情形

　　哈尔滨第一工具厂对直柄麻花钻实行金属磨损自修复材料利用技术，与未实行技巧处置的同样规格的直柄麻花钻在同等加工条件下进行刀具性能对照试验。成果表明：实行金属磨损自修复材料运用技术的麻花钻切削刃部能坚持持久锐利，应用寿命进步5倍以上。

　　3、在M42-锥体球头铣刀上的试用情况

　　哈尔滨风华机器厂机器人公司对M42-锥体球头铣刀进行金属磨损自修复材料应用技术处理，与同型号未经处置的铣刀相比，其对高温合金材料加工的应用寿命提高了1倍以上。

　　4、在汽车动员机上的试用情形

　　“金属磨损自修复材料”已经在北京、大连、哈尔滨等十几个城市的各类汽车（包含公共汽车、出租汽车、单位和家庭用汽车等）上应用，均获得显明后果。以北京公交运七公司为例，试验的17台公交车运行4个月后，所有试验车的汽缸压力均匀上升了20%，基础恢复到尺度值，尾气均匀值降落了50%，节油率为7%以上。

　　四、运用远景及经济效益

　　磨损、腐化、疲劳是材料失效的三种重要情势。有材料指出：全世界能量产出的1/3到1/2被用于战胜摩擦阻力。据我国冶金矿山、农机、煤炭、电力和建材五个部分的不完整统计，每年由于摩擦磨损造成的材料丧失和能源挥霍高达数十亿元。和产业发达国度相比，由于我国雷同产业产值的能耗高，造成我国资源糟蹋很大，节能降耗一直是我国工业发展中尽力寻求的目的。

　　我国有关行业入口的机械装备，由于零件磨损，每年需弥补购置的各类备件约数十亿美元。以轴承行业为例：我国生产的轴承的精度已能到达国际同类产品程度，但在寿命上却远远落伍于国外，每年需大批从国外进口：1999年进口轴承约6.4亿套，3.46亿美元；2000年进口轴承约9.2亿套，4.45亿美元；2001年进口轴承约7.25亿套，4.89亿美元（《轴承产业动态》统计数据）。

　　我国生产的各型内燃机、汽轮机、减速齿轮箱等等，处于高速、高负荷运转下的部件，受钢材质量和加工工艺的影响，都存在着严重的摩擦磨损问题，造成其应用寿命低、故障率高、维修周期短的突出问题。

　　在我国工业生产中推广使用“金属磨损自修复材料”可以获得重大的经济效益。以铁路内燃机车为例，全国每年耗费的燃油高达500多万吨，假如铁路内燃机车使用“金属磨损自修复材料”后，均匀单台机车能减少燃油消费3-5%，则全年可节俭燃油15-25万吨，折合国民币4-6.5亿元，其内燃机车的中修修程由30万公里延伸至60万公里，每年还可以至少节俭中修费、零修费数亿元，尚未计入机车应用率提高后的增益值。

　　我国事润滑油消费大国，仅次于美、俄，占世界第三位。我国每年耗费润滑油340万吨，其中包含从国外入口50万吨。假如内燃机润滑油改用加添有“金属磨损自修复资料”超细粉体和抗氧化剂的基本油，则不仅能够使现有的内燃机实现“节能降耗”，而且有看实现内燃机的“毕生免大修”，还可减少高级润滑油的入口量。


本文地址:https://www.optical17.com/news/471.html
出自: 显微镜报价网 转载时请标明出处.