泵车眼镜板磨损机理及铸铁、合金和陶瓷材质眼镜板性能比较

泵车眼镜板也叫耐磨板，是混凝土泵车的重要零件，因为形状像眼镜而得名。它是泵车泵送分配阀的零件，与混凝土输送缸相连接，运动部件S管在摆动油缸的驱动下，从一边混凝土缸口摆动到另一边混凝土缸口，切割环随S管贴着眼镜板摆动，与眼镜板组成了切割摩擦力。由于切割环的快速摆动使眼镜板与混凝土产生强烈摩擦，同时还要承受切断石子产生的冲击力。因此，眼镜板在正常工作状态下，必须承受冲击力、剪切力和十分强烈的摩擦力。

眼镜板的主要失效形式是磨损、碎裂崩块失效。眼镜板和切割环之间的磨损属于磨粒磨损，首先表现为切割环及眼镜板孔口棱角磨钝，并形成较小的圆弧面楔形口，随着参与磨损的磨料粒径的增大，磨损间隙也随之增大，当间隙大到一定值时会因严重漏浆而影响施工。而随着泵送高度的增加，眼镜板的冲击剪切会增大，磨损更剧烈，且容易发生碎裂崩块。

一、磨粒磨损的概念和眼镜板磨损机理及影响因素

1. 概念

在摩擦过程中，由于硬颗粒或摩擦副表面的硬微凸体对固体表面挤压和沿表面运动所引起的损失或材料流失。

2. 磨损机理

（1）切削：尖锐的硬质磨粒切削柔软表面，被切下来的材料就成为磨粒。

（2）断裂：硬质颗粒在材料表层引起微裂纹萌生、扩展和断裂脱落的破坏现象。

（3）挤压剥落：磨料在载荷作用下压入摩擦表面而产生压痕，将塑性材料的表面挤压出层状或鳞片状的剥落碎屑。

（4）疲劳：摩擦表面在磨料产生的循环接触应力作用下，使表面材料因疲劳而剥落。

3. 影响因素

（1）材料硬度越高，磨粒硬度越低，耐磨性越好。磨粒硬度在材料硬度的0.7~1.0之间时，不产生磨粒磨损或只产生轻微磨粒磨损。在眼镜板的工作环境中，磨粒为混凝土，包括水泥、石子、沙子等，它们的硬度是基本稳定的，且难以降低，所以提升眼镜板的材料硬度是减小磨粒磨损的有效途径。

（2）磨粒磨损还与磨粒的形状、大小、尖锐程度等有关系，这一点在泵送混凝土时不易控制，所以不做深究。

（3）线磨损度与材料表面压力成正比。当压力达到转折值时，线磨损度随压力的增加变得平缓，这是由于磨粒磨损形式转变的结果。各种材料的转折压力值不同，在眼镜板摆动过程中，摆动角度、眼镜板本身的设计构造会对表面压力产生影响，可以通过优化结构，设计出更符合力学构造的眼镜板形状，以此来减小摩擦。

（4）重复摩擦次数和相对运动速度也会影响材料的磨粒磨损程度，眼镜板工作时会在混凝土中来回摆动，工作时间长、强度大，重复次数多且相对运动速度快，所以磨损格外严重。但这一点在不降低生产效率的情况下也难以避免。

由以上分析可以得出，在不增加工作量、不降低生产效率的前提下，想要提升眼镜板的使用寿命，减小磨损，提升眼镜板的材料硬度、抗冲击能力、表面光滑度是经济实惠的可行措施。

二、铸铁、合金和陶瓷材质眼镜板性能比较

目前常见的眼镜板材料有三种，分别是高铬铸铁、硬质合金和耐磨陶瓷，接下来我们就对这三种材料进行一个简单的分析对比。

1. 高铬铸铁：高铬铸铁平均硬度在HRA82左右，耐磨能力尚可。优点是加工工艺好、生产成本低，但是高铬铸铁导热性能差，塑性差，收缩量高，在铸造过程中很容易发生开裂，在使用过程中容易出现防磨层开裂现象，严重影响眼镜板的使用寿命。

2. 硬质合金：硬质合金的硬度可以达到HRA86，耐磨能力强，但是可焊性差，加工难度大，而且价格昂贵，这就导致它在实际应用中受到很大限制。

3. 耐磨陶瓷：耐磨陶瓷的硬度可以达到HRA88以上，ZTA锆铝复合陶瓷的硬度更是可以达到HRA90。相比于高铬铸铁，它的价格适中，但是耐磨能力却高出很多，相比于硬质合金，它又价格便宜，耐磨能力更胜一筹。而且耐磨陶瓷表面光滑，还带有自润滑成分，可以进一步减少磨损。唯一的缺点韧性差也可以通过在氧化铝中加入氧化锆，选择ZTA陶瓷来解决。

综上所述，使用耐磨陶瓷眼镜板是行之有效且经济实惠的防磨方案。