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知彼知己百战不殆是磨损与抗磨设计的真谛

金亿冠尚品优选    2012-09-18    185

有没有一种很棒的耐磨材料能在各个不同的环境工况条件下都表现出优良的性价比,也就是一杆枪能包打天下呢?咱“不差钱”。答案是:NO!栏主从业已近30年不知见过多少各路英雄豪杰。其中有西装革履、戴着金丝边眼镜的博士、教授,有名片上印一堆吓死人头衔的名家、大腕,有手持盖有鲜红大印技术鉴定报告、奖励证书在新闻发布会上声嘶力竭、吐沫星横飞的发明者,更有在那一旁烟圈中脸色诡异的商人。多少“赶超”、“创造”、“颠覆”、“震撼”,到头来“白茫茫一片真干净”。如今水泥耐磨材料行业消耗最大的还是那么几个传统品种。你不服这几个老品种还真不行,关键是你如何“知人善任”将合适的材料辅以合适的工艺用在合适的场合。可不能把美军参联主席布莱德雷评价朝鲜战争:“在一个错误的地方、错误的时间、同错误的敌人打了一场错误的战争”的错误重犯。

  上个月四川一个朋友来电话咨询一个问题:为什么在别处用的很好的材料换个地方怎么就不行了呢?其实栏主这些年没少遇到这种提问。具体比如高锰钢用在大锤头或大颚板上破碎石灰石,高锰钢以其优良的性能牢牢占据了主角;但用在小锤头或小颚板上破碎同样的石灰石,其性能就差远了。若改成破砂岩、页岩这些校正原料那就更一塌糊涂了。又比如过去磨机一仓衬板常用高锰钢制作,白口铁想都别想。但用在细磨仓高锰钢衬板寿命有时竟不及白口铁一半,而白口铁价格却往往又不及高锰钢的一半。由于水泥行业朋友们对此不甚了解,订货时往往全磨各仓衬板一个价,给了许多不良耐磨材料厂商偷梁换柱、大捞油水的机会。瞧,栏主又在干“断人财路”的事了,不过您以后还真得吃一堑长一智,对水泥企业来讲花类似这种冤枉钱的地方还真不少。

  说到朝鲜战争,不能不说说近代史上改变华人命运的二件大事:一为1964年原子弹爆炸,另一即为外军史称“清长之战”的二次战役。此战役前,牛皮哄哄如好莱坞明星般的美军统帅麦克阿瑟夸下圣诞节前回家的海口,成为日后世人笑柄。麦帅当年凭其死不改悔的天生乐观派情报处长威乐比的错误情报:将埋伏在朝鲜崇山峻岭中日后称为“万岁军”的三十八军等六个头等主力王牌军,误判为仅数万人的“志愿者”农民“乌合之众”,认为“不是一只不可侮的军队”。岂知那可是几十万从抗战起就跟日寇一招一试练出来,直至解放战争,铁流横扫美械蒋军从白山黑水直到海南岛的虎贲之师啊。战事一开,一支支从美国独立战争中走出来的战功卓著、大名鼎鼎的二战王牌部队:如骑一师、北极熊团等,稀里糊涂的便被排山倒海、山呼海啸般的志愿军送上了不归之路。战后美国国会议员凄凄惨惨、绕口令似的评价到:我们以为什么都知道,其实我们什么都不知道,而敌人什么都知道,于是战斗打响了……

  军人不明白什么是“知彼知己 百战不殆”是要吃大亏的。《孙子兵法》这部诞生于春秋未期的军事宝典,至今英译本就达十七种之多,是中华民族文化遗产中的璀璨瑰宝,被全世界奉为“兵法圣典”。它的博大精深早已超越时空、地域、种族、文化,为各国军事乃至竞争中的各行各业指点迷津。其中《谋攻篇》讲的就是:“知彼知己 百战不殆”,这一千古哲理,常读常品常有醍醐灌顶之感,今天它同样是耐磨材料工作者打开自然科学大门的一把钥匙。

  说到这里,朋友们想必已经理解了要搞好抗磨损,关键是先搞清楚磨损的道理。只有清楚了解磨损的类型、量级、失效方式才能正确选择应对材料及配套工艺,真正做到“对症下药,药到病除”。

  下面我们先大概叙述一下磨损的种类及大致磨损失效机理。

  摩擦是由运动所造成的,而运动是人类社会自然界生存和发展的基本要素,摩擦产生的后果是磨损。据不完全统计世界能源的1/3消耗于摩擦磨损,80%的机器零件失效是磨损引起的。

  磨损一方面造成惊人的浪费,另一方面截止目前尚无法对其进行准确量化及确切定义。英国机械工程师协会曾经给了一个“咸不咸淡不淡”的定义:由于机械作用而造成物体表面材料的逐渐损耗。其实磨损远比英国人描述复杂的多,前苏联赫鲁晓夫、中国西安交大的周庆德等均有各自的表述,都有侧重但又都意犹未尽,在此只有仁者见仁、智者见智了。

  磨损按机制分,目前业界大多认同分为以下几大类:即磨料磨损、冲击磨损、滑动磨损、接触疲劳磨损,微动磨损、冲蚀磨损、粘着磨损及磨蚀磨损,也有将电火花侵蚀算为一类。但在实际情况中磨损往往是多机制共同作用的结果,其中磨料磨损占所有磨损造成损失的50%以上,在水泥工业中大多以磨料磨损为主要磨损方式。

  磨料磨损(磨粒磨损)英文为Abrasive Wear英国有一本著名的创刊于1957年的专业刊物就叫《Wear》(磨损)。犬子卢鹏目前就读于美国著名的普渡大学材料工程系,主攻纳米金属耐磨材料专业。目前课余正在翻译该刊自1957创刊以来到十七届世界耐磨材料大会论文集中水泥耐磨材料相关文章。一旦成型便奉献给多年支持郑州鼎盛公司发展的朋友们。好,让我们言归正传。

  磨料磨损的定义是指:磨粒或硬的微凸体与表面材料相互作用过程中造成材料表面损耗的过程。比如机械零件与矿石、砂、土、熟料、煤等相互运动摩擦所造成的磨损。

  磨料磨损是一个很复杂的课题,这方面文献随便哪个都跟砖头似的。栏主无奈只能拣稠的捞,搞点快餐什么的填填肚子。

  我们把磨料磨损简化成一个极其简单的模型,即当一个磨粒(可以是砂石、熟料、煤等)在外力作用下压在材料如衬板表面。这个压力P可以分为法向力N和切向力F。法向力使磨料压入表面,压力越大压入越深。切向力使磨料向前推进产生犁削,犁削产生的金属沟叫犁沟,当犁屑从母体剥离时,磨损就发生了。

  这是不是有点生涩?能否用一个生活案例来比方呢?哦,有了!农民犁地:犁地要先把犁铧尖扎入土中,要想犁的深就要用力将犁尖往下扎(也就是加大法向力N),而后鞭打老牛奋力前行(也就是加大切向力F),泥土一块块被犁起,留下一道道深深的犁沟……

  这里还有几点小启示:

  假如泥土很松软,那么农民和牛用同样力可以犁的更深、更多,这块地这时就好比是低硬度钢,如高锰钢。

  假如泥土严重板结、土壤坚硬,那么农民和牛用同样力犁的就浅、就少,这块地这时就好比是高硬度钢,如中铬钢。

  假如泥土中混有大量石块,那么农民和牛用同样力犁的就更浅、更少,还有可能损坏犁铧,这块地这时就好比是含有高硬质相的高硬度材料,如高铬铸铁。

  假如泥土变成水泥,水泥中还有钢筋,那么农民和牛就都该饿死了,这块地这时就好比是钨钛合金,是“大金牙”超级锤头中的骨架。

  这是一个非常通俗的比方,实际磨损机理要比这复杂的多。

  我们知道了磨损与抗磨就象一对战争中的进攻方与防守方,一方只有对另一方“明碉暗堡,兵力部署,火力配置”搞的一清二楚,才有可能稳操胜券,这讲以阐述磨损机理为主,下讲我们将跟朋友们分享抗磨设计。请看下讲《知彼知己 百战不殆是磨损与抗磨设计的真谛—抗磨篇》 

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