液壓泥漿泵磨粒磨損及選材方案

液壓泥漿泵葉輪在吸排水作業(yè)時，因水中混有砂粒、玻璃、石英、石塊等物質(zhì)，對葉輪形成了磨料磨損。磨料磨損是指物體表面與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)凸出物（包括硬金屬）相互摩擦引起表面材料損失的現(xiàn)象。磨料磨損機理是屬于磨料的機械作用，這種機械作用在很大程度上與水中混合物磨料的性質(zhì)、形狀及尺寸大小，固定的程度以及載荷作用下磨料與被磨材料表面的機械性能有關。

液壓泥漿泵葉輪在快速的泥漿混合液中，混有的石塊、泥沙均對葉輪產(chǎn)生磨粒磨損。磨粒磨損又稱磨料磨損或研磨磨損。是摩擦副的一方面表面存在堅硬的細微凸起或在接觸面間存在硬質(zhì)粒子（從外界進入或從表面剝落）時產(chǎn)生的磨損。前者稱兩體磨粒磨損，如銼削過程；后者稱三體磨粒磨損，如拋光過程。依據(jù)液壓泥漿泵葉輪受磨粒的應力大小，磨粒磨損可分為鑿削式，高應力碾碎式，低應力擦傷式3類。

磨粒磨損的主要特征表現(xiàn)為磨擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的溝槽。

磨粒磨損機理主要是指法向力形成壓痕，切向力推動磨粒向前進。

磨粒形狀與位向適當時，磨粒似刀具切削葉輪表面，切痕長而淺。

當液壓泥漿泵吸排的混合液體中磨粒較圓鈍或材料表面塑性較高時，磨?；^后僅犁出溝槽，兩側(cè)材料沒溝槽兩側(cè)堆積，隨后的摩擦又會將堆積的部分壓平，如此反復地塑性變形，堆積，壓平，便導致裂紋形成并引起葉輪表面金屬的剝落。

對碾碎性磨粒磨損，磨粒對摩擦表面的作用主要是使材料表面產(chǎn)生應力集中，葉輪的韌性材料反復塑性變形，導致疲勞破壞及脆性材料表面產(chǎn)生脆斷。

磨粒磨損過程中存在塑性變形和斷裂兩種去除機理。當磨粒與塑性材料表面接觸時，主要發(fā)生顯微切削、顯微犁溝兩種塑性變形的磨損方式。

當混合液體中的磨粒和液壓泥漿泵葉輪表面受到脆性材料表面（如玻璃、陶瓷和碳化物等）接觸時，主要以表面斷裂破壞為主。

磨粒磨損的塑性變形估算如下：

P=(3δsc)πr2=Hπr2

被切削下來的軟材料體積，即為磨損量W，可表示為：

W=1/2*2r*rtanθ*L=r2*L*tanθ=PLtanθ/3πδsc=K*(PLtanθ)/H

K為系數(shù)?？梢娔チＤp量W與接觸壓力P，滑動距離L成正比，與材料硬度H成反比，與硬材料凸出部分或磨粒形狀θ有關。

磨料磨損量與接觸壓力、滑動距離成正比，與材料的硬度成反比。同時與磨料或硬材料凸出部分尖端形狀有關。實際上磨料磨損的影響因素很多，十分復雜，還包括了外部載荷、磨料硬度和顆粒大小、相對運動情況、環(huán)境介質(zhì)以及材料組織和性能等。

其中迎角（或叫沖角）是指磨料和材料表面接觸時和表面間的夾角。當用角錐的棱面去切削時，能否產(chǎn)生一次切削與迎角有關。當迎角超過臨界迎角時，才能產(chǎn)生切屑；否則只能產(chǎn)生塑性犁溝，將金屬排向兩邊及邊緣。

當液壓泥漿泵的水流速較小時，磨損率隨速度的的增高而有下降的趨勢。以后又逐漸升高到達一定速度后趨于常數(shù)。在低速時，速度對磨損的影響并不重要。而高速時，特別在連續(xù)運轉(zhuǎn)時，速度對磨損的影響實際上是溫度對磨損的影響，若此時將載荷減少，這種影響將會降低。

如果混合液壓體中磨粒在滑動過程中條件不變，磨粒不變圓鈍或碎裂則磨損量與滑動距離一般成正比，否則磨損量將有改變。

提高液壓泥漿泵磨料磨損耐磨性的途徑，要從材料和處理工藝兩方面來考慮材料的成分和處理工藝決定了材料的組織和機械性能。

根據(jù)對液壓泥漿泵的零件磨損過程的系統(tǒng)分析，以及磨損零件的失效分析以后，對零件磨損的原因、影響因素及磨損類型、選材基本方向有了認識，根據(jù)現(xiàn)在的資料、知識和以往經(jīng)驗對液壓泥漿泵葉輪及機殼的材料和工藝的選用進行方案初選。

1.耐磨材料的優(yōu)選，要考慮材料的很多特性：硬度、材料組織、材料性能等，另外還要考慮載荷、速度和介質(zhì)，同時兼顧經(jīng)濟性。

2.各種組織的耐磨性隨硬度的增加而增加，馬氏體及回火馬氏體具有最高的耐磨性；在相同的硬度條件下，貝氏體比馬氏體的耐磨性好；碳化物沿晶界析出成網(wǎng)狀，對耐磨性不利，碳化物提高耐磨性只有當它們的硬度比基體高時才有效；在高應力磨料磨損的情況，特別是在具有沖擊負荷作用時，材料具有高的強度和韌性時，則耐磨性高；在相同的磨損試驗條件下，高韌性狀態(tài)中的磨損比在高強狀態(tài)下??；在材料硬度較高時，材料的強度，特別的塑性、韌性的提高有利于耐磨性的提高。

3.材料的硬度和斷裂韌性的良好配合，可獲得材料對磨料磨損的高的耐磨性；在磨料磨損的條件下，碳化物的顆粒越大，耐磨性越好；夾雜物顆粒都產(chǎn)生局部高應力，會大大地增加磨損；應變強化指數(shù)越大，鋼的耐磨性越好；硬質(zhì)點通常使耐磨性的提高成比例的提高，擁有細而分散的半共格硬質(zhì)點的微觀組織，具有很高的耐磨性。