合金材料在低应力划伤条件下磨损性能研究

摘要

在矿山设备的失效形式中,磨料磨损及其伴随的几种磨损方式是造成设备失效和报废的主要因为,其造成的经济损失也是不容忽视的。本文在实验室里模拟现场的工况条件,对几种常用耐磨材料的磨损性能进行了测试并对磨损的机理进行分析,通过分析其磨损的机理来调整材料的成分、热处理工艺以及选择合适的材料是非常重要的。
　　 本论文将进行以下两个方面的工作:第一,研制开发一种在低应力擦伤条件下的磨料磨损试验机,针对的工况条件是在不同松散磨料中材料的低应力划伤自由磨损,并针对试验机的磨损失重情况进行测定,取得满意的磨损效果；第二,针对高铬铸铁、42Cr5、2Cr13以及1Cr18Ni9不锈钢四种耐磨材料,研究其在实际工况条件下抗耐磨性能,并通过正交试验分析影响其耐磨性的三种因素,同时对其磨损的机理进行分析,得出几种材质在实际条件的磨损状况,为以后在设计机械设备选择材料提供一定的依据。
　　 此低应力划伤磨损试验机是根据在低应力划伤条件下的磨料磨损理念设计的,所谓的低应力划伤式磨料磨损就是在磨料与试样的接触过程中,试样与磨料之间的作用力不超过磨料破碎强度,磨料只是从试样的表面滚过或者滑过一种磨损过程,由于它们之间作用力较小,所以划痕比较的浅。本试验所进行磨损是完全松散的自由磨料磨损,能够很好的模拟现场的工况条件,磨料与试样之间的作用力可以通过变频器来调节转速来实现。试验机运行比较的顺利,但是还存在诸多的不足之处,例如试样在运行到料仓底部时容易将磨料压碎,所以每隔一段时间需要添加磨料；另外试样与磨料接触的时间比较短,试样运行一周只有一半行程与磨料接触,所以试验的周期较长,这些是需要改进的地方。
　　 本论文的主要结论有以下几个方面:第一,论文设计的磨损试验机较好模拟了现场的工况条件,且试验结果为设备的设计选材提供了一定的依据；第二,高铬铸铁的磨损性能非常的优异,但由于其可焊接性差不宜做筛板使用,一般用来做衬板；第三,42Cr5其硬度仅次于高铬铸铁,其酸碱性磨料中的磨损性能较差,一般适合用于筛选干磨料的筛板,其效果比较的理想；第四,对于2Cr13不锈钢,在中性及酸碱性磨料中差异不大,适合在工况条件比较复杂的地方做筛板；第五,1Cr18Ni9不锈钢从实验的结果来看,不管在什么样的工况条件下其磨损性能都是最差的,主要因为是未进行固溶处理,导致其晶间腐蚀严重,其次就是其硬度较低,在干磨料中磨损情况也比较严重。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 磨损的发展现状

1.2 磨损的分类及特点

1.2.1 磨料磨损

1.2.2 粘着磨损

1.2.3 疲劳磨损

1.2.4 腐蚀磨损

1.2.5 微动磨损

1.3 材料磨损的机理

1.3.1 磨料磨损的机理

1.3.2 腐蚀磨损的机理

1.4 磨料磨损试验机的发展

1.5 低应力划伤磨损试验的方法

1.5.1 材料的金相试验

1.5.2 材料的硬度试验

1.5.3 材料的耐磨性能测试

1.5.4 材料的磨损试验表面形貌扫描

1.5.5 实验流程

2 磨损试验机的设计研发

2.1 磨料磨损试验机的设计理念

2.2 磨损试验机的设计

2.2.1 振动筛分设备上筛板的工作原理分析

2.2.2 试验机的主要结构设计

2.2.3 试验机的结构总装图

2.2.4 转盘的结构图

2.2.5 夹具与试样的装配关系

2.3 磨损试验机的防护

2.4 磨损试验机的特点

2.4.1 磨损试验机的优点

2.4.2 磨损试验机的缺点

2.5 试验机性能的测定

3 低应力划伤磨损试验过程

3.1 磨损试验材料

3.1.1 元素对材料组织性能的影响

3.1.2 试验材料的简介及热处理工艺

3.2 试样的制作准备

3.3 正交试验设计

3.3.1 正交试验因素和水平的设计

3.3.2 磨料磨损的影响因素

4 实验结果分析

4.1 高铬铸铁的耐磨性能分析

4.2 42Cr5磨损性能分析

4.3 2Cr13的实验结果分析

4.4 1 Cr18Ni9不锈钢的实验分析

4.5 试验材料综合对比

5 主要结论

参考文献

致谢

个人简历及攻读学位期间发表的论文