砂輪磨損機理分析及安全風險評價

砂輪磨損機理分析及安全風險評價 一、認識砂輪 二、砂輪磨損機理 三、砂輪事故案例分析四、砂輪機的安全防范一、認識砂輪用磨料和結(jié)合劑樹脂等制成的中央有通孔的圓形固結(jié)磨具。砂輪是磨具中用量最大、使用面最廣的一種，使用時高速旋轉(zhuǎn)，可對金屬或非金屬工件的外圓、內(nèi)圓、平面和各種型面等進行粗磨、半精磨和精磨以及開槽和切斷等。金剛砂輪合金砂輪單晶剛玉砂輪二、砂輪的磨損機理砂輪磨損要比其它刀具磨損復雜得多，因為:磨粒在砂輪表面上是隨機分布的;磨粒在磨削過程中會破碎(磨粒切削刃自礪):砂輪的結(jié)合劑會破碎(磨粒脫落):在磨削過程中，上述磨粒破碎和脫落連續(xù)不斷地進行，而且是隨機的。因此，給研究砂輪磨損帶來不少困難。磨料磨損它是由于磨粒與工件相對滑擦而使磨粒發(fā)生的機械磨損，這 種磨損是逐漸進行的，磨損平面上的溝痕平行與切削方向磨削時，若工件組織不 均勻，含有硬度較高的硬質(zhì)點，磨粒與硬質(zhì)點的相對滑擦就會加劇磨粒的機械磨損。塑性磨損在高溫作用下，磨粒也會因塑性變形而磨損。塑性磨損取決 于工件材料與磨粒的硬度。磨削時，磨粒接觸區(qū)溫度較高，若切削層在剪切面上 的熱硬度H4)大于磨粒接觸區(qū)的熱硬度Ht，則磨粒接觸區(qū)將產(chǎn)生較大的塑性變形氧化磨損常用的磨粒有氧化鋁、碳化硅和金剛石等，除氧化物磨粒在 氧氣中很穩(wěn)定外，其余的磨料有不同程度的氧化[16]，例如，碳化硅在溫度高于1300 *C-1400℃時，會與大氣中的氧氣起反應，其反應式為:SiC+02-.-0'Si02+C一183.6Kca1(3.1)反應時會放出大量的熱?；瘜W磨損在磨削溫度作用下，磨料、工件材料、磨削液及結(jié)合劑間 有可能發(fā)生化學反應，各元素相互化學反應的產(chǎn)物，還可能發(fā)生多種次級化學反 應。磨料與工件材料的化學反應是使磨粒發(fā)生化學反應的重要因素。擴散磨損

它是指磨粒與被磨材料在高溫下接觸時，元素相互擴散， 造成磨料表面層羽化而產(chǎn)生的磨損，用碳化硅砂輪磨削鉆合金時，用俄歇電子能 譜儀(AES)探測被磨表面，發(fā)現(xiàn)被磨面含硅的濃度增加，這說明磨料中的元素 Si己擴散到零件表面中，Si與鉆合金中Co,W,Ni和Cr等元素形成了脆性的金 屬硅化物[17l。用碳化硅砂輪磨削欽合金時，被磨表面的碳原子濃度增加，未發(fā)現(xiàn) 硅的擴散，碳的擴散在被磨表面上形成了欽的碳化物。達到一定的表面層厚度后， 碳濃度很低，濺出表面的各元素原子濃度與欽合金基體元素原子濃度一致。熱應力破碎磨損

磨削過程中，磨粒于瞬間升至高溫，又在磨削液作 用下急冷，反復多次急冷急熱，就會在磨粒表面上形成很大的熱應力，使磨粒表 面開裂破碎。熱應力主要取決于導熱系數(shù)的大小、線膨脹系數(shù)的大小以及磨削液 冷卻性能的好壞。導熱系數(shù)愈小，從磨粒表面到內(nèi)部的溫度梯度愈大，熱應力也 愈大;線膨脹系數(shù)也愈大，熱應力也愈大;磨削液冷卻性能愈好，表面冷卻愈快， 熱應力也愈大，各種磨料導熱性能好壞的次序為金剛石、立方氮化硼、碳化硅、 剛玉等。粘附磨損

磨削時在高溫高壓作用下，磨屑會粘附在磨粒上。砂輪粘 附程度與很多因素有關(guān)。例如，磨削溫度的高低，法向磨削力的大小，被磨材料 的塑性變形程度，剪切力的大小，磨料與被磨材料的晶體結(jié)構(gòu)及工件表面狀況等砂輪堵塞

堵塞是磨屑向砂輪空穴中的機械堆積現(xiàn)象，它與砂輪粘附 現(xiàn)象不同，砂輪粘附是物理、化學、機械綜合作用的結(jié)果。磨削過程中，堵塞與 粘附可能同時存在，它們之間有一定的聯(lián)系。同粘附一樣，砂輪堵塞嚴重時，也 會造成切削能力和零件表面質(zhì)量下降。三、砂輪事故案例分析2007年3月20日13時，某彈簧廠砂輪間，整形工顧某站在砂輪機（砂輪機為該單位廠長丁某自行設(shè)計、安裝）正面磨彈簧時，砂輪突然爆裂飛出，飛出的砂輪碎片擊中顧某頭部，顧某經(jīng)送醫(yī)院搶救無效死亡。 1.事故經(jīng)過 12月17日上午10時，砂輪機操作工尚志發(fā)把舊砂輪換下后將新砂輪換上，開機后不到2分鐘，“嘭”的一聲，砂輪崩裂成三塊飛出，其中一塊砸到尚志發(fā)的頭上，尚志發(fā)當場倒地，鼻孔出血。工場內(nèi)在場職工迅速將他抬出門外，叫來120救護車送人民醫(yī)院搶救，終因傷勢過重，搶救無效死亡

2事故原因（1）直接原因死者尚志發(fā)違反砂輪安裝和操作規(guī)程。按照有關(guān)規(guī)定，更換新砂輪兩邊要用夾板和有彈性紙板墊，裝好新砂輪后要試運行空轉(zhuǎn)五分鐘后才能使用，操作時操作人員應位于砂輪的側(cè)面，而尚志發(fā)更換砂輪時既沒有使用夾板，也沒有試運轉(zhuǎn)，換好砂輪后馬上投入使用，并在砂輪的正面操作，致使新砂輪在開啟后不到二分鐘就崩裂飛出將自己砸死。（2）間接原因業(yè)主陳澤虎安全意識淡薄，非法開辦加工場，沒有制定安全管理制度和安全技術(shù)操作規(guī)程，安全管理措施不到位，招收的工人沒有進行安全教育，職工缺乏砂輪安全操作知識四、砂輪機的安全防范砂輪機除了具有磨削機床的特點外，它還具有體積小，轉(zhuǎn)速高，操作簡單方便，適用范圍廣，一般均為手工操作。在使用過程中，存在著許多的安全問題：如磨削時能造成砂輪破裂，砂輪上會飛出大量的，很細小的磨料和金屬屑，很容易傷害人的眼睛和呼吸系統(tǒng)；操作不當和砂輪機存在缺陷時，極易傷害操作者的手。在電路系統(tǒng)中如出現(xiàn)故障。有可能造成觸電及事故等。砂輪機磨削特點磨削速度很高，每秒可達30~50M（線速度），磨削溫度極高，可達1000~1500°C加工可以獲得較高磨削的精度和很小的表面粗糙度磨削可以加工軟材料，還可以加工各類較硬材料，如：淬火件硬質(zhì)合金，玻璃和陶瓷等易造成傷害砂輪飛出大量細的磨屑，從磨削面上飛濺出大量的金屬屑，會使操作者的眼部收到損傷，粉塵吸入肺部會對身體造成傷害。由于砂輪質(zhì)量不良，保管不善、規(guī)格型號選擇不當，安裝時出現(xiàn)偏心，或接觸面增大角度不正確，速度快些，有可能造成砂輪的碎裂，嚴重傷害身體。在靠近轉(zhuǎn)動砂輪進行手工操作時，如磨刀具，打磨毛邊，或修正砂輪時不正確不安全行為，手觸到其他運動部位而多收到傷害磨薄片時產(chǎn)生的噪音110DB以上，也會影響人的聽力傷應有的防護設(shè)置所有回轉(zhuǎn)部件，如：砂輪、電動機、皮帶輪、主動軸等，必須安裝防護罩。防護罩應牢固地固定，其聯(lián)結(jié)強度不得低于防護罩的強度。小于φ50MM手動砂輪不用護罩；磨內(nèi)沿時，金屬基體的金剛石和立方氮化硼砂輪用手持磨刀削的砂輪機應設(shè)立工作托架，其位置應能隨砂輪磨耗獨立進行調(diào)整。工作托架臺面高度應與砂輪主軸中心成等高，并有足夠的面積保證被磨件的穩(wěn)定。工作托架靠近砂輪一側(cè)的邊角棱邊上應無凹陷、缺角等缺陷干磨時應具備吸塵器，吸塵器應能滿足最大磨削規(guī)范條件下使操作人員呼吸帶的粉塵濃度低于10mg/m3砂輪的安全注意砂輪在使用前必須事前目測檢查或音響檢查有無破裂和損傷目測檢查：看砂輪是否有破腳、裂紋，切磨面凸凹不平，無潮濕霉點、無附著物、電流破損，動看運輪跳動。壓緊面是否有松動和有軟墊音響檢查：顆粒結(jié)合劑砂輪，在使用前應進行音響檢查。方法是將砂輪中心孔懸掛或者是放置于平整的硬面之上，用重250g（半斤）的小木槌敲擊，敲擊點在砂輪任意一側(cè)面上，距砂輪外表沿20~50mm處，敲擊后旋轉(zhuǎn)45度再重復進行。聽到清脆的聲音，允許使用。若發(fā)出悶聲和啞聲不得使用安裝要求砂輪必須自由地裝到砂輪主軸或砂輪法蘭盤上，并保持適當?shù)拈g隙砂輪與法蘭盤壓緊面之間必須襯以柔性材料制作的襯墊紙殼板，石棉橡膠板（片），其厚度為1-2mm，直徑大于壓緊面2mm砂輪、砂輪主軸、襯墊和砂輪法蘭盤安裝時，互相配合面和壓緊面應保持清潔，無任何附著軸壓緊螺帽或螺釘?shù)乃删o程度，以帶動砂輪不產(chǎn)生滑動的程度足以