论新型磨擦表面再生技术在设备维修中的应用
东风有限商用车公司装备技术管理部 胡安
[摘要]：本文通过减少磨损的重大意义，论述新型磨擦再生技术的原理及实施方案；实施后取得的技术经济效果。
主题词：新型磨擦再生技术 应用
1 困绕全世界的难题——摩擦磨损
摩擦磨损是普遍存在的自然现象，资料显示，全世界大约有1／3的一次性能源以各种形式消耗在摩擦上面。磨损是材料与设备破坏和失效的三种主要形式之一。减少机械设备主要摩擦副的摩擦磨损、降低能源消耗和减少环境污染通常是现代机械设计、制造和使用所面临的三大课题。美国的统计表明，每年由于磨损造成的材料消耗约为材料年产量的7％。我国是个设备大国，有几十万亿的设备资产，由于零件磨损导致的设备资产损失巨大。改革开放以来我国各行业已进口了几千亿元的机械设备，由于磨损每年需要大量资金去购买补充大量的备件。我国生产零件的磨损寿命普遍大幅度低于国外先进产品的水平，如果再考虑由于零件磨损造成的设备停产、维修工作量增加、机械产品质量差、效率低，在国际市场上缺乏竞争力等间接损失，磨损造成的经济损失是十分惊人的。为了解决摩擦与磨损问题，人们从多方面采取了措施，包括采用先进的润滑剂、优质的耐磨材料和各种表面工程技术等。但磨损每年给国家造成的损失仍然超过了国民生产总值的1％。因此减少机械设备摩擦副的摩擦磨损、降低能源消耗仍然是现代机械设备设计、制造和使用所面临的重大问题。
在各种减摩耐磨措施中，采用合理润滑是一种最简单易行，而且行之有效的方法。据资料统计，60％－80%以上的设备故障是由润滑不良引起的。液压设备高达80％以上的故障是由液压油变质造成的。因此，研制高性能的润滑油和添加剂是目前摩擦学与润滑剂研究领域中的重要课题。但从设备维修的角度来看．传统的润滑油主要依靠其中添加剂与金属表面发生摩擦化学反应形成的边界润滑膜发挥一定的减摩耐磨作用，延长设备的使用寿命，而不具备修复功能，这不能不认为是这种方法的一大局限。 2 表面再生技术简介
绿色再制造工程是当前新兴的、具有重要经济与环保意义的工程学科，它号召人们从产品全寿命周期出发，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段，来修复或改造大量废旧设备。它的发展是大势所趋。具有重大和深远的经济与社会意义。纳米减摩自修复技术就是一种研究在不停机、不解体的状况下。利用纳米材料能够渗入金属摩擦表面，填补凹坑的特性在摩擦表面原位形成自修复膜层，同时纳米颗粒类似球体，在摩擦表面起到滚珠的作用，使摩擦因数大大降低，虽然距离产业化还有相当路程。但它是实现绿色再制造工程的一项重要尝试。
3 摩圣技术应用 3.1 摩圣技术概述 在世纪之交，一种新型摩擦表面再生技术——摩圣技术传入了中国。为在各个层次解决摩擦磨损、降低能耗、减少环境污染和机械设备的制造、维护及保养成本提供了最实用的技术处理方案。摩圣技术是前苏联军方开发的尖端技术产品，乌克兰在新旧世纪交替之际将其解秘并做了进一步的改善，使其成为国际领先的能够在机械正常运行的过程中使金属磨损件获得修复和改性的高新技术。目前，其已拥有各类专利四十余项，其中包括十二项国际专利、众多金属摩擦表面再生技术产品和工艺过程，形成了独具特色的新型系列节能、环保高新技术。
摩圣技术的应用对象是所有有润滑金属摩擦副的机械设备和车辆。比如活塞和涡轮式空气压缩机。能够提高机油压力，降低电能消耗，提高生产效率。降低噪音和振动等。在工业减速机及传动装置中应用可以强化摩擦表面，减少过热，延长大修间隔，修复接触点的磨损，而且降低噪音和震动。在各种类型的油泵、液压阀和分油器、液压缸中使用可以减少水平及垂直轴线的振动，消除阀杆的磨损、分油器的溢流，提高压力降低噪音。另外能够延长独立式轴承、开放式齿轮传动机构在恶劣环境下的工作寿命，减少轴向和径向间隙，补偿和消除齿轮的磨损。该技术还可应用于其他金属摩擦表面，如各种金属切割刀具及设备、燃料设备、除尘及通风设备、车床及磨具、导向器(台架、拉杆、活塞等)、各种类型的滑板、轧辊及压辊。
3．2 摩圣技术原理
摩圣技术，是一种全新的摩擦表面再生的概念，它是一种由多种超细矿物质组成的混合物，并添加了多种辅料和催化剂。以润滑油或脂作为载体，加入摩擦副的表面。混合物的粒子不但对摩擦表面产生了特殊的超精抛光作用，而且在摩擦力与摩擦热的作用下，可以向金属表面内部进行扩散，在金属表面可以形成新的晶体结构，改变晶格常数，从而使摩擦表面粗糙度显著降低，硬度明显上升，体积有所增加．达到减摩、耐磨和修复的目的，以延长设备的使用寿命。并通过减少机械摩擦而产生的这部分损耗，降低设备的能量损失，提高设备的能量利用率。
3.3 摩圣技术突出的特点
序号 对比指标 润滑油添加剂 每次更换润滑油后都需重新添加，且节能效果呈递减 摩擦件表面处理 一次处理可长期使用；摩擦表面随使用时间摩损，处理效果随之降低 节能率可达5％以上 主要用于新部件加工 “摩圣”摩擦表面改性—修复剂 添加一次可维持一年的使用效果，只要磨合期结束，更换润滑油后无需重新添加 节能率达5-15%以上 可在设备运行中，原位生成金属陶瓷层，修复磨损 无需停机、24小时内分三次添加，一年一次，第二次添加量仅为第一次的三分之一 设备起动快，运行可靠、并可在一段时间内无机油干摩擦运行；提高了设备运行的安全性 可较多地延长润滑油的更换时间 1 时效性 2 3 节能效果 节能率≯3％ 修复磨损 不能修复磨损 无需停机、一次添加。每年的添加次使用方法 数与换油次数相同 设备运行可靠性 润滑油使用寿命 摩擦部件的使用寿命 运行可靠，但无润滑油运行时会出现故障 略有延长 4 需停机，拆解后对工件进行处理，或更换处理过的新部件 运行可靠，有的处理工艺，可承受短时的干摩擦， 可较多地延长润滑油的更换时间 5 6 8 略有延长 均有不同程度的延长，可延长摩擦部件的使用个别处理工艺可延长3寿命3倍以上 倍以上 均有不同程度的减少，但因表面处理的工艺不同，对摩擦件的使用寿命延长的时间不同，所以减少的维修工作量也不相同 由于较大地延长了摩擦部件的使用寿命，所以大大地减少了维修工作量。一般情况下可以减少3倍以上的维修工作量 9 维修工作量 维修工作无显著改善 10 环保指标 噪音、振动略有降低 噪音、振动均有降低 因更换零部件，所以投资较大，投资回收期较长 受处理设备和处理工艺的限制，一般只能对相对较小的部件进行处理 噪音、振动均有降低 因添加量仅为润滑油的千分之二，虽一次性投资，但回收期少则20天，多则6个月 因是对摩擦部件在线修复，所以不受被修复部件尺寸的限制 投资较小，但因节投资与投能、节材效益也较11 资回收期 小，投资回收期约3-6个月 修复工艺对摩擦部12 件尺寸的要求
3.4 东风汽车有限公司商用车公司摩圣技术的推广实验
3.4.1 为了将“科技降成本”落到实处，考查和验证摩圣这一新型的摩擦表面再生技术的实际效益，东风汽车有限公司商用车公司对摩圣技术进行了一系列的推广实验： 设备所在部门 40厂 41厂 49厂 52厂 50厂 设备名称 空气压缩机 空气压缩机 压力机 汽缸镗床 曲轴磨床 空气压缩机 数控加工中心 主轴磨床 59厂 剔齿机 滚齿机 空气压缩机 规格型号 L8-60/8 2D8-60/8 EIS1250 2D-100/8B HB-120 H194/1 EP200 应用摩圣产品 压缩机及轴承专用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 工业减速机专用凝胶 液压系统用凝胶 压缩机及轴承专用凝胶 用量 480ml 500ml 4500ml 120ml 90ml 1000ml 200ml 180ml 60ml 450ml 450ml
1)2004年10月至11月，在东风汽车有限公司商用车公司铸造二厂空压站，对5#空压机进行了首次摩圣技术处理实验。
5#空压机组系广西柳州空气压缩机制造厂1987年产品，经长期运转，该机组活塞环套副和传动系统各机件都有较大磨损，其精度和功能有一定下降且能耗较大。摩圣技术处理期间，5#空压机保持正常运行，于2004年11月12日进行了较为严格的验收检测。检测结果表明，5#空压机总的振动量减小，对冲击振动和位移振动的作用更为明显；缸壁表面生成了透明的、非常光滑的金属陶瓷再生层。原有的磨损造成的间隙已得到显著修复；5#空压机的电能消耗显著下降，达到7％．按正常工作的时间计算，一年中仅电费开支就节约9万多元；