Зминання

Зминання - це макроскопічна об'ємна пластична деформація металу деталей машин. Воно пов'язане із зміною форми при навантаженнях вищих за границю текучості. Деформація і зминання можуть розповсюджуватись на весь об'єм деталей або на його значну частину. При цьому розміри деталей змінюються, але їх вага залишається постійною. Зминання деталей може виникати при терті і може бути викликане передачею зусиль, безпосередньо не зв'язаних із коченням або ковзанням поверхонь.

Деформація мікрооб'ємів металу представляє собою дуже суттєвий фактор в тих випадках, коли деталі виготовленні з кольорових сплавів - бронзи, латуні, бабітів, алюмінієвих сплавів. Але не менш можливі випадки зминання сталевих деталей - бандажів, коліс залізничного транспорту і т.п. В цих випадках об'ємна деформація може бути пов'язана з перевищенням допустимих навантажень. Явище зминання слід відрізняти від пластичної деформації в тонких шарах поверхонь тертя.

Ерозія металів

Явище механічної ерозії металів було відомо в техніці як руйнування поверхонь деталей машин і механізмів під дією багатократно повторюваних ударів струменя рідини, або газових потоків, які викликають місцеві пошкод-ження. Руйнування металів під дією електричних зарядів також відносять до ерозії.

Ерозію поділяють на газову, кавітаційну, абразивну і електричну. Кожен вид ерозії має підвиди.

Ерозійна дія високо швидкісного потоку рідини, газу або пари в чистому вигляді складається з тертя суцільного потоку і його ударів по поверхні. В результаті тертя відбувається розхитування і вимивання окремих об'ємів матеріалу. Швидкість зношування в цьому випадку мала. Динамічна дія потоку або струменя є порівняно більшою. В залежності від властивостей матеріалу можливі виривання окремих об'ємів або групи зерен з несприятливою орієнтацією у відношенні прикладених сил. Рідина веде себе подібно клину, розсуваючи бокові стінки мікротріщин подібно клину.

Ерозія в початковий період на гладкій поверхні розвивається повільно, але після появи вражених місць посилюється. Швидкість ерозійного зношування залежить від властивостей твердих частин, їх концентрації, швидкості руху в потоці і ступеня агресивності води.

Ерозійному зношуванню підлягають стальні і чавунні поршневі кільця авіаційних двигунів, золотники гідравлічних агрегатів, підшипники гребних валів, що піддаються впливу води, поверхневі шари насосів, гідравлічних турбін, трубопроводів і їх арматури, центрифуг і т.п.

Кавітаційне зношування

Кавітація означає порожнину. Кавітацією називають процес руйнування поверхонь деталей, які працюють в контакті з рідиною, яка рухається із змінною швидкістю. Кавітаційні руйнування мають локальний характер виражаються в утворені місцевих заглибин і каверн.

Під кавітацією розуміють явище утворення в потоці рідини, що рухається по поверхні твердого тіла, порожнин у вигляді бульбашок (бульок) і "мішків", наповнених парами, повітрям, або газами, розчинених в рідині які виділяються з неї. Це явище обумовлене наступним. В швидкісному потоці рідини при його звуженні або при наявності перешкоди на його шляху тиск може впасти до значення, яке відповідає тиску пароутворення при даній температурі. При цьому, в залежності від опору рідини зусиллям на розтяг, може статися розрив суцільного потоку. Порожнини, що утворюються, заповнюються парою або газами, які виділяються з рідини. Повітря, що втягується в потік, полегшує виникнення кавітації. Парогазові бульбашки, що утворилися розмірами порядку десятих долей міліметра, переміщуючись разом з потоком, попадають в зони високих тисків. Пара конденсується, гази розчиняються, і в порожнину що утворилась з великим прискоренням попадають частинки рідини і відбувається відновлення суцільного потоку, що супроводжується ударом.

Кінозйомка показала, що кавітаційна бульбашка може вирости за.0,02 с до 6 мм в діаметрі і повністю зруйнуватися за 0,01 с.

При певних типах кавітації на площині в 1 см2 на протязі одної секунди може утворитися і зруйнуватися більше як 30 млн. кавітаційних бульбашок.

Кавітаційному руйнуванню підлягають трубопроводи, гідромотори, лопаті гідравлічних турбін і насосів, гребні гвинти, зовнішні поверхні циліндрів двигунів внутрішнього згорання і т.п.

Явище кавітації викликає вібрації, стукіт і струс, що приводить до розхитування кріпильних зв'язків обриву болтів, зминанню різі, руйнуванню ущільнень і втомного руйнування з'єднань.

Кавітація зменшує ККД машин і гребних валів і викликає безпосереднє руйнування поверхонь деталей в зоні її дії. Вона сприяє закупоренню розпилювачів форсунок двигунів внутрішнього згорання.

В процесі кавітаційного зношування суттєву роль відіграє корозія. Наприклад, в морській воді кавітаційне зношування набагато вище, ніж в прісній при решті рівних умовах.

Попередити кавітацію можна, проектуючи гідромеханічну систему так, щоб у всіх точках потоку тиск не був нижчим тиску пароутворення.

Інтенсивність кавітаційного зношування залежить від температури, властивостей рідини і природи матеріалу деталей. Добавлення у воду речовин, які утворюють емульсії (масла і емульгатори), зменшують поверхневий натяг і відповідно, кавітаційне зношування. Воді з температурою 50(С відповідає найбільша інтенсивність зношування.

Кавітаційна стійкість матеріалу визначається його складом і структурою. Підвищення вмісту у вуглецевій сталі збільшує її стійкість. Але починаючи з 0,8 % С, вона починає падати. Нікель і хром в сталі теж підвищують її стійкість.

Гартування з нагріванням СВЧ, цементація, поверхневе зміцнення значно підвищують кавітаційну стійкість сталей. Те ж саме можна сказати і про покриття хромом. Латунь теж дуже стійка до кавітаційного зношування завдяки своїм властивостям. Хорошу кавітаційну стійкість мають гумові покриття.