TMOKP

17 ИЗНАШИВАНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

Изнашивание – процесс отделения мат-ла с пов-ти твёрдого тела и (или) остаточной деформации при трении, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. Изменение формы тела – это износ под парой трения понимается совокупность 2х подвижно соприкасающихся пов-тей детали. Фретинг коррозия – износ есть, а движения почти нет. Износ – результат изнашивания определяемый в единицу длины, массы и др. Абсолютный износ – износ, выраженный в ед. длины объёма или веса. Линейный износ – износ, определяемый измерением размеров по нормам к пов-ти тела трения. Износостойкость – св-во детали, мат-ла или сопряжённых деталей оказывать сопротивление износу в определ. условиях. Хар. интенсивностью или скоростью износа. Интенсивность износа – определение абсолютного износа к пройденному пути. Скорость износа – отношение абсолютного износа ко времени, в течении кот. деталь изнашивалась. Предельный износ – износ, соответствующий предельному состоянию изделия. Это износ, при кот. дальнейшая эксплуатация становится невозможной или нежелательной, недопустимой из-за снижения надёжности механизма. Критерии предельного износа:

1 в результате износа машина не может больше работать

2 машина попадает в зону интенсивного выхода из строя 3 выход за предел допустимого (снижение качества, производительности).

Допустимый износ – износ, при котором изделие находится работоспособном состоянии

18 МОЛЕКУЛЯРНОЕ И МЕХАНИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ

При износе выделяют 3 явления:

1 взаимодействие поверхностей трения

2 изменения, происходящие в поверхностном слое

3 разрушение поверхности (1)

–механическое;

–молекулярное;

Механ. взаимодействие выражается во взаимном внедрении, зацеплении и соударении неровности пары трения

Молекулярное взаимодействие проявляется в виде адгезии (схватывания).

Адгезия – сцепление поверхности разнородных тел. Для молекулярного взаимод. необход. разрушение поверхн. плёнки, чтобы было взаимодействие, сближение д. быть очень близким 10-7.

(2)Изменения на поверхности трения связаны

сдеформированием, повышение t и с хим. действием среды. Все металлы при трении подвергаются пластич. дуформир.

(3)При многократном деформир. повер. слоя приводит к к усталостному выкрашиванию поверхности. Если пластич. деформир. При трении происходит при t < t рекристаллизации, то поверхность наклёпывается

19 ВЛИЯНИЕ TЕМП И ХИМ. СВ-В СРЕДЫ НА ПРОЦЕСС ТРЕНИЯ

Если в условиях трения в поверхностном слое возникнет t > t рекристаллизации, то материал не наклёпывается. При высокой t активно протекают диффузионные процессы. В итоге в итоге поветхность насыщается элементами среды. Под воздействием t , м. происходить объединение составляющих (структурных). Если на поверхности из-за деформации возникали локальные вспышки повышения t, а при охлаждении в этих местах образовались закалённые структуры, то возможны о.н. в этом слое.

Хим. действие среды Окисление – образование плёнки. Наличие плёнок предотвращает схватывание и глубинное вырывание Если в окруж. среде или смазки есть активные присадки, то плёнки играют значительную роль. Если пара трения пара трения работает в агрессивной среде, то износ сильно активизируется. Хим. взаимодействие со средой м. привести к прочному соединению тел.

20 ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

На бандажах железнод. колёс, тормозных колодках, рельсах // оси или перпендик. образуются микротрещины. 1 Нагревается поверхность колеса, хочет расшириться создаются напряжения сжатия внутренние слой не хотят сжиматься; верхний тонкий слой кат оболочка из эластичного материала на упругом основании образуются гофры (волны) – разогрев по гребешкам гофр и их оплавление. На поверхности образуются тёмные толосы как признак высокий темпер. – образование трещин. Уменьшение возникновения микро трещин: 1 Выпор материала с большой теплопроводностью 2 материал с маленьким коэф. темпер. расширения 3 чем пластичнее материал, тем меньше возникновение трещин. При фрезеровании в процессе резания пластинка зуба нагрев, затем от СОЖ охлаждается. Т.о. пластинка термоциклическим воздействиям – возникают термомеханические напряжения, кот. м. привести к образованию микротрещин. Св-во материала противостоять термоциклическим напряжениям наз-ся разгаростойкость.

21 ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Это коррозионно-механическое изнашивание при котором преобладает химическая реакция материала с кислородом или окружающей окисляющей средой.

Окислительный износ протекает при нормальных условиях, при повышенных температурах, сухом трении и недостаточной смазке. При обычной температуре окисление активизируется пластической деформацией. Бринелирование всегда сопровождается окислением, поэтому один из методов борьбы с окислительным износом – повышение твердости. Применение нержавеющих сталей не дает должного эффекта.

У окисной пленки есть и преимущества: пленка препятствует схвату.

При этом происходит коррозия и изнашивание. V изнаш. определяется V образования хим. пов-ти и V разрушения их в результате хим. воздействия. Применяются ингибиторы коррозии. Выбирать коррозионностойкие материалы; понж. t трения, удалять абразивы из зоны резани, понизить нагрузку в паре трения. Окислительный износ происходит тогда, когда образуется плёнка окислов, о коррозионный износ при всех др.

22 УСТАЛОСТНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Это мех. изнашивание результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материалов поверхностного слоя. При качении твёрдых тел с проскальзывание на поверхности образуются ямки (оспинки), питтинги.

Питтинг образование – особый вид повреждения в результате контактной усталости пов-ти при качении с проскальзыванием. Для образования лунки необходим Ме контакт и смазанные пов-ти.

Если обматывание происходит на мягких пластичных материалах,то происходит выкрашивание гребешков. Если обкатывание твёрдых и хрупких тел пов-ти под воздействием обр-ся трещины

И постепенно склывются. Под действием переменных напряжений под тонким твёрдым слоем м. образоваться продольная трещина с входам на поверхность, и произойдет отслаивание этой корки. Чтобы уменьшить выкрашивание из-за контактного нагружения надо повысить твёрдость поверхностного слоя. Контактно нагруженные поверхности дет-ли необходимо изготовлять из качественной стали с содержанием углерода =1% и обработанных до 60-62 НRC. Рабочие поверхности контактно нагруженные должны иметь мин. шероховатость и даже полировать чтоб убрать риски бедующие концентраторы напряжения. Если соединениях есть зазоры, то нагрузка становиться ударной. Это приводит к скорейшему выкрашиванию Меры: 1 уменьшить напр. на рабочей пов. Путём замены точечных контактов поверхностными 2 придать пов-ям, прочность, твёрдость, термостойкость 3 уменьшить зазоры в соединениях 4 вводить смазку как амортизатор 5 уменьшить массу звеньев

23 АБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ.

Это механическое изн-ие в результате режущего или царапающего действия твёрдых тел или твёрдых частиц. Виды частиц: закреплённые; не закреплённые; свободные, пребывающие в зазоре сопряжённых деталей; свободные, вовлекаемые потоком жидкости или газа. Абразивный износ вызывает: - грунт, руда, уголь, зола Ме стружка, окислы Ме, нагар и продукты самого износа. Внедрившаяся частица может процарапать и даже срезать стружку. Чаще всего абразивная частица обладает царапающим действием с оттеснением Ме. При царапании частица м. повернуться, дойти до твердости составляющего Ме, вырвать её,; сама раздробится и сломается. Но если зерно закреплено, то канавки б. наиболее глубокими от 1 мкм, а длина 0,05 мм. Дно этой канавки наклёпывается, от многократного действия перенаклёпывается – охрупчивается – удаляется. Изстойкость. тел. Зависит от твёрдости абразив. зёрен и твёрдости тела. Если твёрдость тела на 60% выше твёрдости абразива, то износостойкость резко возрастает. Если абразив действует с большой скоростью, изнашиваемая поверхность нагревается локально (точечно), возможны микроструктурные превращения, кот. хрупкие и легко удаляются абразивом. Также при нагреве активизируются корозион. процессы –износ превращается в коррозионномехан. Изнашивание в абразивной массе практически невозможно. Износ в этом случае происходит от упругого пластич. деформирования. от устал. изнашивания.

24 ИЗНАШИВАНИЕ АБРАЗИВНЫМИ ЧАСТИЦАМИ В ЗАЗОРЕ ТРУЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ.

Если абразивное зерно находится зазоре, то на поверхности образуются царапины в результате удара. Износ будет зависеть от прочности абр. зёрен. Износ снижают за счёт изменения механических св-в. пов-ти детали. Приёмы: химикотермическая обработка поверхности, в результате кот на поверхности образуются карбиды и нитриды. Очень высокую стойкость имеют сплавы с нестабильной аустенитной структурой. В этих сталях мартенситные превращения происходят при износе (царапании). Иногда применяют твёрдые сплавы..

25 ИЗНОС В РЕЗУЛЬТАТЕ ВЫКРАШИВАНИЕ ВНОВЬ ОБРАЗУЕМЫХ СТРУКТУР

При тяжелых условиях работы пары трения при местной пластической деформации локального повышения температуры резкого охлаждения и химического взаимодействия среды на поверхности трения могут образовываться новые структуры, ярким примером этой новой структуры является белый слой, он получил такое название поскольку он не травится обычными травителями, даже царской водкой. Мелкозернистый мартенсит был впервые обнаружен в 1927году, этот слой очень твердый, в нем напряжение растяжения, резко отличается от основы. И поэтому он выкрашивается при трении, но обладает очень высокой твердостью, коррозионной стойкостью и износостойкостью. Поэтому его создают искусственно лазерной обработкой, электроискровой обработкой.

26 КАВИТАЦИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Это механическое изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности что создает местное высокое ударное давление и высокую температуру. В 1887 году Томсон показал возможность образования пустот при обтекании шаров жидкостью. Гидродинамическая кавитация обнаружена на лопастях судовых гребных винтов, в центре вихря, во всех случаях ускорения жидкости, при обтекании тел, при искривлении потока жидкости, на всасывающих трубах насоса, вибрационной технике, при вибрации деталей соприкасающейся жидкости.

Cavecavare – кавитация. Чтобы растянуть жидкость нужно приложить усилие 1500кгс. Пузырек попав в повышенное давление схлопывается. Пузырек может вылезти за 0,002с до 6мм и схлопнуться за 0,001с. При определенных условиях на одном сантиметре в течении одной секунды может образовываться и схлопываться до 30млн пузырьков и только 30тысяч из них могут оказывать разрушающее значение. В ульразвуковом поле в фазе растяжения пузырьки образуются, во время фазы сжатия схлопываются.

Если материал пластичный износ при кавитации происходит в результате многократного передеформирования (получается перенаклеп). Если сила удара недостаточна чтобы сдеформировать тогда происходит усталостное разрушение, непластичные материалы разрушаются хрупко.

Как повысить кавитационную стойкость:

1.Рациональный выбор материалов. Шаровидный графит, стали с гомогенной структурой, стали упрочняющиеся при пластической деформации.

2.Уменьшение вибрационной нагрузки на детали. Уменьшить колебания. Если амплитуда колебания снизилась до 25мкм то кавитации не будет

3.Повышение давления в системе