Формы и характеристики основных видов изнашивания элементов машины

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. Изнашивание может сопровождаться коррозионными процессами, происходящими в материалах деталей под воздействием химически активных составляющих среды, и является сложным физико-химическим процессом.

В соответствии с ГОСТ 27.674-88 изнашивание делится на три основные группы: механическое, происходящее в результате только механического взаимодействия материалов трущихся поверхностей, коррозионно-механическое, характеризующееся процессом трения материалов при химическом и (или) электрическом взаимодействии со средой, и изнашивание при действии электрического тока.

Наиболее распространенными разновидностями механического изнашивания являются абразивное и усталостное.

Абразивное изнашивание — процесс разрушения поверхности резанием и царапанием твердыми абразивными частицами среды, в которой происходит работа деталей. Твердость абразивных частиц выше, чем металла, что способствует разрушению поверхности деталей и резко увеличивает их износ. Скорость изнашивания в абразивной среде зависит от концентрации, размеров, формы и свойств абразивов, свойств металлических поверхностей, скорости скольжения и удельного давления и достигает 0,5-5,0 мкм/ч.

Усталостное изнашивание — процесс разрушения деталей, характеризующийся усталостными явлениями в поверхностных слоях металла. Оно наблюдается в условиях высоких контактных нагрузок циклического действия. Развитие прогрессирующего усталостного изнашивания начинается с появления усталостных трещин. Смазочный материал, попадая в трещины, способствует их расклиниванию и выкрашиванию частиц металла. Этот вид изнашивания является основным для зубьев тяжело нагруженных шестерен. Интенсивность усталостного изнашивания зависит от нагрузки и температуры, твердости материала и шероховатости поверхности, применяемых смазочных материалов.

При трении металлических пар иногда происходит заедание вследствие схватывания контактирующих участков, что приводит к глубинному вырыванию материала, переносу его с одной поверхности на другую. Этот вид изнашивания обладает высокой интенсивностью и приводит к отказу сопряжения. Скорость изнашивания равна 10-15 мкм/ч.

Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание поверхности происходит в результате воздействия потока жидкости (газа), а гидроабразивное (газоабразивное) — в результате действия твердых тел, увлекаемых потоком жидкости (газа).

Кавитационное изнашивание происходит в результате высоких локальных давлений или температур, возникающих вследствие захлопывания пузырьков газа вблизи поверхности твердого тела при его движении относительно жидкости.

Изнашивание при фреттинге — механическое изнашивание соприкасающихся тел при колебательном микросмещении.

Электроэрозионное изнашивание — эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока.

Разновидностью коррозионно-механического изнашивания является окислительное и фреттинг-коррозия.

Окислительное изнашивание происходит в результате появления на поверхности трения защитных пленок вследствие взаимодействия материала и кислорода. При этом происходит образование пленок твердых растворов кислорода с материалом изделия, что резко изменяет свойства трущихся поверхностей и вносит свою специфику в появление других видов изнашивания. Окислительный процесс наблюдается на стенках цилиндров двигателей при неполном сгорании топлива и работе при температуре ниже оптимальной. Скорость изнашивания составляет 0,1-0,5 мкм/ч.

Фреттинг-коррозия является многостадийным процессом химико-механических взаимодействий трущихся поверхностей. На участках с этим видом изнашивания первоначально наблюдается процесс схватывания, упрочнения поверхностей контакта, циклическая текучесть подповерхностных слоев и разрушение окисленных пленок. Вторая стадия характеризуется появлением коррозионно-активной среды в микротрещинах деталей. Изнашивание связано с удалением образовавшихся окисленных пленок в зоне контакта. Третья стадия характеризуется высокой интенсивностью разрушения поверхностных слоев, предварительно разрыхленных усталостными и коррозионными процессами.

Поиск по сайту: