“磨损”是决定产品使用寿命的关键因素。这可能需要数十年或仅几个小时,具体取决于应用以及磨损条件的严重程度。这就是为什么在整个设计过程中考虑磨损至关重要。
虽然这可能意味着很多不同的事情,但我们将概述抗磨损的三个关键领域。
1、创建耐磨设计
任何产品的初始设计标准都应建立最低可接受的使用寿命,这将有助于确定所需的耐磨程度。设计阶段还将列出任何其他产品限制,例如是否存在外部润滑剂,或者产品需要滑动的表面类型。
根据具体的设计限制,产品开发人员可以想出任意数量的独特解决方案来实现产品的目标,而不会很快磨损。
例如,轮胎根据其应用有各种形状、尺寸和胎面花纹。摩托车街道轮胎必须是圆形的,以便操作员能够平稳地操纵自行车,但生产商选择的轮胎配方和胎面花纹会对轮胎的耐磨性和性能产生重大影响。
产品开发人员可以尝试多种不同的设计方法,找到一种既能满足其他性能标准,又能提高耐磨性并延长产品使用寿命的方法。
2、选择耐磨材料
市场上有多种超高性能、耐磨材料。碳化钨合金、Nitronic不锈钢合金和Stellite钴铬合金都具有一些最令人印象深刻的耐磨性。选择耐腐蚀材料有助于减轻腐蚀磨损造成的损坏。
然而,仅仅使用最耐磨的材料不太可能满足大多数设计需求。您永远不会在汽车上使用金属轮胎,即使它们比橡胶化合物具有更好的耐磨性。虽然碳化钨刀具有保持锋利时间更长的优点,但它们的重量几乎是钢刀的两倍,而且非常脆。
相反,设计人员应该知道,大多数材料类别都有专门的配方,旨在提高磨损或腐蚀等特定领域的性能。例如,如果您需要使用钢,则可以考虑使用耐磨钢合金来延长材料的使用寿命,同时保持在设计限制范围内。
3、应用耐磨涂层和表面处理
与材料选择过程类似,有多种独特的精加工选项可用于提高耐磨性能。这些可能包括各种保护涂层、金属表面硬化或硬化处理。此阶段可供您使用的产品取决于您选择的材料和设计。
然而,所有这些表面精加工处理提供了一种提高性能的好方法,而无需使用更昂贵的基础材料或损害其他性能。
例如,采矿设备上的钢斗齿可以用一层更硬的材料(如碳化钨)进行表面硬化处理。这种处理显着提高了斗齿的耐磨性,同时仍然利用了下面钢材的延展性和较低的成本。
虽然高性能和耐磨材料可以增加最终应用的价值,但它们常常使加工变得更具挑战性。这意味着在机械加工和加工过程中需要格外小心和注意,才能在不损坏产品的情况下达到所需的结果。