在各種機(jī)械設(shè)備中，由于金屬表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使摩擦副表面不斷產(chǎn)生大量的磨削碎片和微粒，即磨損顆粒。對(duì)于有潤滑油的摩擦副，磨損顆粒會(huì)進(jìn)入潤滑油中，其數(shù)量、尺寸、外貌、成分等卻反映了不同的磨損方式和磨損過程，這些為分析診斷機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)提供了依據(jù)。
目前，應(yīng)用鐵譜技術(shù)來分析機(jī)器的磨損狀態(tài)，主要是從以下四方面來進(jìn)行的：
(1)根據(jù)主要磨粒的形成、顏色和尺寸等特征來判定機(jī)器（及有關(guān)零部件）所處的磨損階段以及相應(yīng)階段發(fā)生的磨損類別（如疲勞、剝落、腐蝕等）及其磨損的程度；
(2)根據(jù)磨損量（即磨損曲線）對(duì)機(jī)器的磨損進(jìn)度進(jìn)行量的判斷；
(3)根據(jù)磨損嚴(yán)重性，確定機(jī)器磨損的劇烈程度；
(4)根據(jù)磨粒的材質(zhì)成分來判斷機(jī)器磨損的具體部位及磨損零件。
由此可見，鐵譜技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)性較高、涉及面較廣的磨損分析與狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。
一、鐵譜的定性分析
鐵譜定性分析是使用鐵譜顯微鏡對(duì)鐵譜片上沉淀的顆粒進(jìn)行形狀、尺寸大小、形貌和成分的分析，建立磨損狀態(tài)類型與磨損顆粒形態(tài)的相互關(guān)系，判別摩擦副的磨損程度以確定失效情況和磨損部位。
根據(jù)不同的金屬零件，磨損顆粒按其產(chǎn)生的方式可分以下幾類。
1．鋼鐵磨損顆粒
鋼或合金組成的摩擦副在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的顆粒，按其磨損情況、顆粒尺寸和形貌分為三大類，即摩擦磨損顆粒、切削磨損顆粒、滾動(dòng)疲勞磨損顆粒。根據(jù)磨粒形成的機(jī)理，將它的形貌特征列于后面表中。
2．軸承合金磨屑
由于軸承合金沒有磁性，因此，在鐵譜片上不按磁場方向排列，以不規(guī)則方式沉淀，大多數(shù)偏離鐵磁性顆粒鏈，或處在相鄰兩鏈之間，它們的尺寸沿譜片的分布與鐵磁性顆粒從大到小有序排列有著明顯的區(qū)別。
(1)銅合金
銅合金有特殊的紅黃色，因而易于識(shí)別它們。一些金屬顆粒的回火色容易與銅合金顆粒相混淆，然而鐵顆粒具有磁性，可與銅區(qū)分開來(鐵顆粒在磁力鏈上)。
(2)鉛、錫合金
在鐵譜片上經(jīng)常可以看到許多游離的鉛、錫合金磨屑，由于這類合金具有良好的塑性，故它們的形成機(jī)理是擦傷后的輾片而不是剝落。在鐵譜上看到鉛、錫合金磨屑往往已被氧化。
3．鐵的氧化物
鐵的氧化物可大致分為紅色和黑色兩種。鐵譜片上出現(xiàn)紅色氧化物，表明潤滑系統(tǒng)中有水分存在，紅色氧化物是鐵和氧在常溫下反應(yīng)的最終生成物。如果鐵譜片上出現(xiàn)黑色氧化物，說明系統(tǒng)潤滑不良，在磨屑生成過程中曾出現(xiàn)過高熱階段。
4．潤滑劑的變質(zhì)產(chǎn)物和摩擦聚合物
(1)腐蝕磨屑
(2)摩擦聚合物 由于潤滑劑在臨界接觸區(qū)受到超高的應(yīng)力作用而產(chǎn)生的。
(3)二硫化鉬 二硫化鉬是一種有效的固體潤滑劑
5．污染顆粒
新油中也會(huì)存在少量的顆粒，而對(duì)使用過程中混入的污染、塵埃、煤塵、石棉屑、過濾器材料等，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體加以識(shí)別。
為了更進(jìn)一步對(duì)鐵譜片進(jìn)行判讀，獲得更多的信息，有時(shí)會(huì)采用對(duì)鐵譜基片加熱分析的方法。該檢測法是通過對(duì)鐵譜片進(jìn)行加熱處理，然后借助磨屑的回火顏色不同來鑒別其磨屑的材料成分，從而判定機(jī)器發(fā)生磨損的具體部件。這種檢測方法對(duì)分析、判別多部件磨損工況下潤滑油中各類材質(zhì)的磨屑成分是一種極為有效的方法。目前已能通過該技術(shù)成功地對(duì)鐵譜片上的鑄鐵、低合金鋼、不銹鋼等多種金屬磨屑材料進(jìn)行鑒別。如將鐵譜片加熱到330℃（時(shí)間為90s），低碳鋼磨屑變?yōu)檎{(diào)和的藍(lán)色，鑄鐵屑會(huì)變?yōu)榈S色，而鋁、鉻和鉛屑仍為白色，甚至加熱到500℃，鉻、鉛和鉬等仍為白色。
鐵譜片加熱分析法的具體程序是：將鐵譜片置于標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室加熱板上，然后放入高溫烘箱，利用表面溫度計(jì)測溫，加熱至選定的溫度，加熱時(shí)間為90s，待鐵譜片冷卻后在鐵譜顯微鏡下用白色反射光和綠色透射光進(jìn)行觀察和拍照。然后比較各種加熱溫度下的磨屑回火顏色（表2），對(duì)磨屑進(jìn)行材料的識(shí)別。
表2 鐵譜片加熱檢測舉例（加熱時(shí)間90s）
采用鐵譜片加熱分析法時(shí)應(yīng)注意，通常回火顏色只在鐵譜片的入口區(qū)大磨屑沉積部位才能顯示，而在50mm處以下的小磨屑由于某些原因影響，一般不顯示回火顏色。
某煉化公司擠壓造粒機(jī)鐵譜故障診斷報(bào)告
某煉化公司的擠壓造粒機(jī)，技術(shù)人員在巡檢設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)潤滑油變黑，潤滑油的色度與新油有很大的差異，憑借豐富的設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)，可以斷定該設(shè)備異常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了得到更加可靠和有說服力的數(shù)據(jù)，該技術(shù)人員進(jìn)而使用了測振、頻譜分析、測溫等檢測手段，但檢測的結(jié)果卻令人吃驚，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。由于缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)，一方面設(shè)備還是照常運(yùn)行，另一方面該技術(shù)員把油樣郵寄給深圳亞泰，讓該公司的油液診斷專家?guī)兔Σ檎以O(shè)備的故障原因。
煉化擠壓造力機(jī)分析鐵譜檢測，譜圖如下：
1、疲勞磨損圖譜：
分析：磨粒尺寸在30um以上，屬于嚴(yán)重的疲勞磨損，一般而言疲勞磨損磨粒在15um以下屬于正常磨損。
結(jié)論：設(shè)備潤滑不良，過載、壽命
2、粘著磨損圖譜
分析：此磨粒周圍表面發(fā)黑，鐵、鋼在高溫下氧化，形成黑色的四氧化三鐵，磨粒也在30um以上，故此磨粒粘著磨損嚴(yán)重。
結(jié)論：由于潤滑嚴(yán)重不良或過負(fù)載導(dǎo)致摩擦副直接接觸產(chǎn)生高溫，溫度偏高產(chǎn)生四氧化三鐵。粘著磨損的主要成分是鐵。
3、正常磨損圖譜
該機(jī)器正常磨損在15um，片狀顆粒圖譜。
4、疲勞磨損譜片加熱前與加熱后對(duì)比圖
分析：鑄鐵磨粒加熱后顏色不會(huì)發(fā)生變化還是黃色
鋼磨粒加熱顏色會(huì)變藍(lán)（鋼淬火表面是藍(lán)色）
結(jié)論：此齒輪表面發(fā)生了嚴(yán)重的疲勞磨損(齒輪一般由鑄鐵構(gòu)成，軸承一般是不銹鋼)，排除了軸承疲勞磨損的可能。
5、粘著磨損譜片加熱前與加熱后對(duì)比圖
分析：加熱后磨粒顏色沒有發(fā)生變化
結(jié)論：在此證明此粘著磨損顆粒屬于鑄鐵，齒輪存在嚴(yán)重的磨損。
綜合以上圖譜信息診斷結(jié)論如下：
由于潤滑不良，或者超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致齒輪過度疲勞，形成大量、嚴(yán)重的疲勞磨損、粘著磨損，使得該機(jī)器處于嚴(yán)重的異常磨損狀態(tài)。建議立即停機(jī)，對(duì)齒輪箱進(jìn)行檢修。
由于診斷信息的及時(shí)反饋，避免了一次重大事故的發(fā)生。擠壓造粒機(jī)解體檢修如下圖：齒輪斷裂
本文首發(fā)深圳市亞泰光電技術(shù)有限公司官網(wǎng)，亞泰光電，國家高新技術(shù)企業(yè)和深圳知名品牌，10余年工業(yè)內(nèi)窺鏡和油品分析儀研發(fā)、生產(chǎn)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，世界500強(qiáng)指定合作供應(yīng)商，產(chǎn)品優(yōu)惠熱線：0755-86656083 86656390,聯(lián)系我們獲取更多讓您怦然心動(dòng)的詳情，期待您的指導(dǎo)與交流！
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