机器零件在机器运转时会产生损伤和磨损,其主要原因是机器运转时,零件受到冲击力或交变负荷的作用,可受化学腐蚀而造成损坏。机器零件在作相对运动时,接触表面有摩擦现象存在,摩擦力的作用使零件表面产生磨损。零件产生损坏或磨损的原因和形式一般有以下几种:
1.机械磨损
机械磨损指的是互相运动的零件在机械摩擦时产生的磨损。经过机械加工后的零件表面上很平整,但从微观看是凹凸不平的,零件表面有一定的粗糙度。零件在相对运动时,零件接触表面的凸起部分会相互接触、碰撞。由于实际接触面极小,接触点上的单位负荷一般可达到3.0MPa,而个别接触点上的负荷可能达到3 000MPa。在巨大的冲击力作用下,零件表面的金属微粒不断脱落,使零件的尺寸形状逐渐变化,因而造成磨损。因摩擦产生的热量,使零件的局部温度上升到500-1 000℃,这时机器滑动轴承的耐磨合金将胀裂或熔化。
机械磨损是两个相对运动的零件表面彼此接触时产生摩擦力的结果。摩擦的形式不同其摩擦力也不同,造成的磨损量也就不一样。按零件表面的润滑情况,摩擦形式可分为干摩擦、湿摩擦和半湿摩擦。
(1)干摩擦 零件的相对运动表面无油润滑所产生的摩擦称为干摩擦。
(2)湿摩擦 相互运动的零件表面完全被润滑油层所分隔,两者之间并无直接接触,这种摩擦称为湿摩擦。
(3)半湿摩擦半湿摩擦是介于干摩擦与湿摩擦之间的一种摩擦。相互运动的零件表面一部分被润滑油层隔开,但仍有一些部位直接接触。
显然.产生干摩擦时零件表面的磨损最大,而且温升也快。制冷压缩机若断油3~4min,轴承合金就可能熔化。半干摩擦造成的磨损与干摩擦相比要小些。制冷压缩机启动时,油压还没有建立,油泵还没有将冷冻油输送到机器的运转部位,这时零件处于半湿摩擦状态。为减少零件的磨损,开机前应盘车数圈,使轴承处的存油均匀分布,改善零件的润滑。湿摩擦时机件表面几乎没有磨损。制冷压缩机正常工作时,其运转部件就处于湿摩擦状态。如润滑情况较好,制冷压缩机轴承的年磨损量可小于0.05mm.
2.零件在压力和冲击下的磨损
制作零件的金属材料都有一定的弹性,但零件在承受压力作用后,会使金属的应力改变而产生塑性变形。另外,外力的挤压使零件的配合间隙增大而松动,增加了冲击负荷。在冲击力的作用下零件的配合表面磨损加剧,最后使零件损坏。为减少压力和冲击下的磨损,除选用弹性较好的材料和改进加工工艺外,零件的加工表面应达到规定的表面粗糙度,安装时还应注意适当的装配间隙,确保润滑条件良好。
3.磨料作用下的磨损
磨料是极小的金属或非金属颗粒,磨料微粒的硬度比零件表面的硬度大得多。硬粒磨料中除机体清砂和系统排污不净残留的颖粒外,还有机器运转时产生的硬粒,如钢制淬火零件产生机械磨损时脱落的Fe₃C硬粒,制冷压缩机油温过高时产生的积炭等。
磨料造成的磨损与一般的机械磨损不同,通常是对零件的金属表面造成擦伤或划伤。硬粒磨料进入摩擦面后,嵌入较软的轴承合金,形成极锐利的磨具,将较硬的另一表面拉伤或刮伤。若磨料进入两个硬度都较大的摩擦面,磨料则不会被嵌入而磨损会更快。
在对制冷压缩机进行维修时可以看见,拆下来的轴承合金瓦工作表面有一层很细的硬粒磨料,检修时,应用三角刮刀把这些细磨料刮去,恢复轴承合金的表面质量,以减少磨料磨损。为了防止和减少磨料进人运转部位,氨制冷压缩机应定期清洗润滑油过滤器,及时清除磨料颗粒和杂质。
4. 金属疲劳导致零件损坏
因选用的金属材料内部有气孔、砂眼或夹层.机械加工时零件过渡断面处没有用圆角过渡,金属材料热处理质量不高等原因,都会造成金属零件的应力集中。零件工作时承受交变载荷,会在薄弱的地方出现细微的裂纹。在交变载荷的长期作用下,裂纹不断向金属内部纵深扩展,当零件的有效断面减少到一定程度时就会突然断裂。这种形式的零件损坏称为零件在金属疲劳下的损坏。
5.事故损伤
事故损伤指的是因操作或维修不当引起事故而造成的零件损伤。事故损伤的种类很多。如操作不当而产生压缩机的干摩擦,从而引起轴瓦熔化;制冷压缩机湿冲程引起阀片和弹簧冷脆碎裂,造成汽缸与活塞的拉毛、划痕;制冷压缩机超负荷运转或高低压串漏引起汽缸过热,使铝合金活塞膨胀而造成卡缸,在电动机原动力的作用下使连杆或曲轴扭曲变形甚至折断。
检修不当也会引起零件的事故损伤。如轴与轴瓦间的间隙过小,运转时润滑不好而使温度升高,直至造成干摩擦而导致轴瓦熔化,曲轴严重磨损甚至报废,连杆螺栓松动或折断造成曲轴损坏和汽缸碎裂等。
6.零件的腐蚀损伤
零件的腐蚀是零件接触周围介质时,受化学和电化学作用而引起的腐蚀损坏过程。能引起金属产生化学腐蚀的介质有润滑油和高温气体。产生电化学腐蚀的一般是电解质溶液,包括含酸、碱、盐的液体等。
在制造零件时应采用抗腐蚀能力强的材料,提高零件表面的光洁度,或采取镀铬、磷化、涂油或刷漆等防护处理措施。