Коррозионное изнашивание

Коррозия представляет собой агрессивное воздействие среды на детали, приводящее к окислению металла и уменьшению его проч­ности, изменению его характеристик и разрушению, а также ухуд­шению внешнего вида. Коррозия металлов (сплавов) может воз­никать вследствие электрохимического или химического воздей­ствия внешней среды.

Электрохимическая коррозия возникает в водных ра­створах кислот, шелочей, солей и во влажной атмосфере.

Химическая коррозия возникает в результате взаимо­действия металла со средой (кислородом, водородом, азотом), т.е. атомы металла (сплава) непосредственно соединяются хими­ческой связью с атомами окислителей.

При коррозионно-механическом изнашивании вследствие окис­ления металла кислородом в сопряженных элементах образуется тонкий слой оксида железа (ржавчины), который затем удаляется с поверхности трения трущимися частями. Так как устойчивость окисленной поверхности (ржавчины) к износу значительно ниже, чем у неокисленной поверхности, то интенсивность изнашива­ния в результате постоянного контакта с окислителем (напри­мер, с водой) повышается. При трении качения и значительных деформациях в поверхностных слоях легче проникает кислород и окисляет металл.

При этом виде коррозионно-механического изнашива­ния имеет место интенсивное абразивное разрушение.

Различают следующие типы коррозионных разрушений метал­ла (рис. 5): равномерное (а), коррозия пятнами (б), коррозия язвами (в), коррозия точками (г), коррозионное растрескивание (д), подповерхностная коррозия (е).

Рис. 5. Типы коррозионных разрушений:

а — равномерное; 6 — коррозия пятнами; в — коррозия язвами: г — коррозия точками; д— коррозионное растрескивание; с — подповерхностпая коррозия

Для прочности деталей особо опасны коррозия точками и коррозионное растрескивание.

К другим постоянно действующим причинам изменения тех­нического состояния элементов автомобиля относятся старение материала и накопление отложений.

Старение материала определяется изменением его свойств от времени и потерей технических и эксплуатационных качеств в независимости от возникающих причин изменения технического состояния элемента. В большей степени это свойство относится к неметаллическим частям автомобиля.

Накопление отложений существенно влияет на ресурс работы элемента автомобиля. Отложение может проявляться в виде наки­пи (система охлаждения), нагара (свечи системы зажигания), на­носа (система смазки), изменяя геометрию элемента и, таким образом, изменяя его технические характеристики. В некоторых случаях накопление отложений может служить причиной отказ­ного состояния элемента.

В результате перечисленных воздействий ухудшается функцио­нирование элементов автомобиля, утрачивается их работоспособ­ность. Наиболее ча­сто нарушение работоспособности обусловлено разрушением аг­регатов (узлов) и их элементов, приводящим к потере эксплуата­ционных качеств и работоспособности машин. Обычно поврежде­ния возникают в том случае, когда внешние воздействия превы­шают допустимый уровень. Разрушения и повреждения металли­ческих деталей и их сопряжений возникают вследствие физиче­ских и химических воздействий.

При физическом воздействии возникают следующие виды раз­рушений и повреждений:

• деформация — изменение форм и размеров детали под на­грузкой. При этом, если деталь после прекращения действия на­грузки вновь приобретает прежние размеры и форму, то говорят об упругой деформации, в противном случае — о пластической. Пла­стическая деформация происходит под действием силовых нагру­зок, превышающих предел текучести (при изгибе, кручении, ра­стяжении и смятии поверхностей);

• хрупкое разрушение происходит без предварительной дефор­мации и вызывается нормальными напряжениями;

• вязкое разрушение происходит при значительной деформа­ции касательными нагрузками;

• усталостное разрушение (рам, валов, пружин, рессор, шату­нов и других деталей) имеет место при циклических нагрузках, связано с пластической деформацией и приводит к полной поте­ре работоспособности элемента;

• тепловое разрушение (головки блока цилиндров, поршней, выпускных коллекторов) происходит в результате значительных нагреваний, приводя к разрушению созданной структуры мате­риалов, т.е. к утрате первоначальных эксплуатационных свойств;

• оплавление некоторых деталей (электроды свечей, контакты прерывателей и т.д.) появляется при электромагнитных воздей­ствиях, когда вследствие искровых разрядов частицы переносятся с анода на катод.

3. Факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей

В различных условиях эксплуатации показатели надежности автомобилей будут различными. Выделяют следующие факторы, влияющие на интенсивность изменения технического состояния автомобилей (рис.6): производственные, условия эксплуатации, эксплуатационно-производственные.

Производственные факторы влияния на изменение технического состояния автомобиля включают в себя: конструктивные особен­ности данной марки автомобиля; однородность производства (ха­рактеризуется рассеиванием сроков изнашивания одних и тех же деталей); надежность.

Условия эксплуатации включают дорожные условия, условия и интенсивность движения, природно-климатические, сезонные условия, агрессивность окружающей среды.

Дорожные условия и рельеф местности определяют режим рабо­ты автомобиля. Они характеризуются технической категорией до­роги, видом и качеством дорожного покрытия, определяющих сопротивление движению автомобиля (табл. 1.1), элементами до­роги в плане и профиле (шириной дороги, радиусами закругле­ний, уклоном подъемов и спусков).

В свою очередь, режим работы автомобиля влияет на надеж­ность и другие свойства автомобиля и его агрегатов.

Износ и нарушение дорожного покрытия повышают риск возник­новения отказного состояния элементов автомобиля на 14... 33 %.

Условия и интенсивность движения характеризуются влиянием внешних факторов на режим движения и, следовательно, на ре­жим работы автомобиля и его агрегатов. К этим факторам относят­ся условия перевозки: скорость движения, длина груженой ездки /, коэффициент использования пробега Р, коэффициент использо­вания грузоподъемности у, коэффициент использования прице­пов А"_пр, род перевозимого груза.

Выделяются три группы интенсивности эксплуатации: 1) за пределами пригородной зоны; 2) в малых городах с числом жите­лей менее 100 тыс. чел. и в пригородной зоне; 3) в больших горо­дах с числом жителей свыше 100 тыс. чел.

Природно-климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха, влажностью, ветровой нагрузкой, уров­нем солнечной радиации и некоторыми другими параметрами. Эти условия влияют на тепловые и другие режимы работы агрегатов и соответственно на интенсивность изменения их технического со­стояния. Для условий России, где представлен широкий спектр природно-климатических условий, выделяются районы очень хо­лодного, холодного, умеренно-холодного, умеренно-жаркого су­хого, субтропического климата.

Сезонные условия связаны с колебаниями температуры окружа­ющего воздуха (рис. 1.7), изменением дорожных условий по вре­мени года, с появлением ряда факторов, влияющих на интенсив­ность изменения параметров технического состояния автомоби­лей (пыли — летом, влаги и грязи — осенью и весной).

Агрессивность окружающей среды связана с коррозионной ак­тивностью атмосферного воздуха. Повышенная коррозионная ак­тивность вызывает интенсивную коррозию деталей автомобиля, увеличивая трудоемкость технического обслуживания и ремонта автомобиля, а также увеличение потребности в запасных частях до 10 %. При этом ресурс автомобиля и периодичность техниче­ского обслуживания сокращаются. Данный фактор влияния на ин­тенсивность изменения технического состояния автомобилей яв­ляется характерным для прибрежных морских районов.

Эксплуатационно-производственные факторы определяют вли­яние реального технического состояния автомобиля и эффектив­ности системы поддержания в технически исправном состоянии автомобиля на интенсивность изменения характеристик его эле­ментов. Под эксплуатационно-производственными понимаются такие факторы, как возраст и связанное с ним реальное техни­ческое состояние автомобиля, качество применяемых эксплуата­ционных материалов (топлив, масел, жидкостей), квалификация водителя, а также факторы, характеризующие уровень качества технического обслуживания и ремонта.

1.4. Закономерности изменения технического состояния автомобилей

На изменение технического состояния элементов автомобиля влияют все процессы, имеющие место в течение его «жизненно­го» цикла. Эти процессы могут быть подразделены на две группы:

• процессы, описываемые функциональными зависимостями, где имеет место жесткая связь между зависимой (функцией) и независимой (аргументом) переменными величинами (например, зависимость пройденного пути от скорости и времени движения);

• случайные (вероятностные) процессы, происходящие под вли­янием многих переменных факторов, значения которых часто не­известны. Поэтому результаты вероятностного процесса могут при­нимать различные количественные значения, т.е. обнаруживать рассеивание (вариацию). Эти результаты называются случайными величинами.

Так, наработка на отказ автомобиля является случайной вели­чиной и зависит от ряда факторов: первоначального качества ма­териала деталей; качества сборки; качества ТО и ремонта; квали­фикации персонала; условий эксплуатации; качества применяе­мых эксплуатационных материалов и т.п. Случайной величиной является трудоемкость устранения конкретной неисправности, расход материалов, значение параметра технического состояния в определенные моменты времени и т.д.

Для полного представления о методах, режимах и объемах тех­нических воздействий с целью восстановления и поддержания работоспособного состояния элементов автомобилей необходима информация о закономерностях изменения технического состоя­ния. К основным закономерностям применительно к автомобиль­ному транспорту можно отнести следующие:

* изменение технического состояния автомобиля (агрегата, узла, детали) по времени работы или пробегу (наработке) авто­мобиля;

■ случайные процессы, характеризующие изменение техничес­кого состояния автомобиля (элемента);

* закономерности процессов восстановления, применяемые для рациональной организации производства.

Для значительной части узлов и деталей процесс изменения технического состояния в зависимости от времени или пробега носит плавный, монотонный характер, приводящий в пределе к возникновению постепенных отказов (зазоры между тормозными колодками и барабанами, износ гильз цилиндров и т. п.). При этом характер зависимости может быть различным (рис. 1.8).

Данные закономерности позволяют определить средние нара­ботки до момента достижения редельногоилизаданно состояния параметра. Знание законов, описываю­щихслучайныроцессы, позволяет более точно планиро­вать моменты проведения и тру­доемкость работ е ТО и ремонта, определять необходимое число запасных частей и решать дру­гие технологические и органи­зационные вопросы. В частно­сти, наиболее характерные за­коны распределения применя­ются в случаях:

Поиск по сайту: