Введение

Повышение износостойкости и снижение коэффициента

трения в контактных парах до сих пор является актуальной задачей, и уже существуют достаточно надежные методы ее решения, в ряду которых практически на первом месте стоит выбор материалов. В настоящее время имеется значительное количество материалов и их парных вариаций для применения в узлах

трения.

Конкурентоспособность современных промышленных предприятий во многом зависит от производительности и надежности используемого промышленного оборудования. Эффективность того или иного оборудования или промышленного комплекса во многом зависит от технологических перерывов или аварийных остановок на плановый или аварийный ремонт. В наибольшей степени это связано с износом оборудования. Период работы оборудования зависит от ресурса всех деталей входящих в него. Детали, подвергающиеся интенсивному износу (абразивный, эрозионный износ, кавитация, удар, давление и др.), как правило имеют короткий период эксплуатации, что сильно снижает общий ресурс оборудования и приводит к плановым остановкам.

Различными предприятиями промышленности и сельского хозяйства ежегодно расходуется сотни тысяч тонн металла на изготовление запасных частей и замену ими быстроизнашивающихся деталей: различного рода штампов, рабочих органов дробильных механизмов, деталей землеройных машин, валков прокатных станов, почвообрабатывающих машин и других деталей. При этом затрачивается большое количество труда, увеличиваются простои агрегатов для замены изношенных деталей, снижается производительность машин и аппаратов. Поэтому повышение износостойкости и срока службы машин весьма важная задача науки и производства особенно в современных условиях, когда предприятия для сохранения высокой конкурентоспособности вынуждены использовать высокопроизводительное оборудование но при этом как правило очень дорогое при покупке нового или замене быстоизнашивающихся частей.

1.Износостойкие материалы

Износостойкость – свойство материала оказывать в определенных условиях трения сопротивление изнашиванию. Изнашивание – процесс постепенного разрушения поверхностных слоев материала путем отделения его частиц под влиянием сил трения. Результат изнашивания называется износом. Его определяют по изменению размеров, уменьшению объема или массы. 1.1 Существуют различные виды изнашивания: Из множества видов изнашивания и разрушения при трении основными являются: абразивное, усталостное, водородное, фреттинг - коррозия ,окислительное,кавитационное , коррозионно-механическое.

Детали, подвергающиеся изнашиванию подразделяют на две группы: 1 – образующие пары трения, 2 – изнашивание которых вызывает рабочая среда (жидкость, газ…).

1.1.1 Абразивное изнашивание. Абразивным изнашиванием называют разрушение поверхности детали в результате ее взаимодействия с твердыми частицами при наличии относительной скорости. В роли таких частиц выступают: неподвижно закрепленные твердые частицы, входящие в контакт по касательной либо под небольшим углом атаки к поверхности детали; незакрепленные частицы, входящие в контакт с поверхностью детали; свободные частицы, пребывающие в зазоре сопряженных деталей; свободные абразивные частицы, вовлекаемые в поток жидкостью или газом.

В общем случае для уменьшения абразивного изнашивания

рекомендуется соблюдать твердость металла на уровне 1,3 твердости абразива. Повышать твердость металла более 1,3 твердости абразива нецелесообразно, так как это не приводит к значительному увеличению износостойкости.

Абразивное изнашивание полимерных материалов определяется степенью их эластичности. В высокоэластичные материалы, такие как резина, вулкаллан, полиуретановый вулканизат и др., абразивные частицы легко вдавливаются, не вызывая пластической деформации даже при глубоком внедрении. Изнашивание более жестких и хрупких полимеров происходит в основном в результате микрорезания.

1.1.2 Водородноe изнашивание. Водородное изнашивание зависит от концентрации водорода в поверхностных слоях трущихся тел, выделяющегося из материала пары трения или из окружающей среды (в том числе и из смазки). Водородное изнашивание обусловлено следующими процессами, происходящимив зоне трения:

• трибодеструкцией водородсодержащих материалов, создающей источник непрерывного поступления водорода вматериал;

• адсорбцией водорода на поверхностях трения;

• диффузией водорода в деформируемый слой стали, скорость которой определяется градиентами температур и напряжений в поверхностном слое;

• особым видом разрушения поверхности, связанного с одновременным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне деформирования. Характерным для разрушения является мгновенное образование мелкодисперсного порошка материала.

1.1.3Усталостное изнашивание. Усталостное изнашивание проявляется в большей мере при трении качения и в меньшей при трении скольжения. И связано это в первую очередь с наличием касательных напряжений в поверхностной зоне. Усталостные микротрещины при изнашивании могут возникать как на поверхности взаимодействующих тел, так и под поверхностью, причем направление их развития возможно как вдоль, так и поперек направления сил трения.

Усталостное изнашивание наиболее характерно наличием сетки микротрещин на поверхности (в основном на подшипниках скольжения) либо очагами микровыкрашиваний.

1.1.4 Окислительное изнашивание. Окислительному изнашиванию подвергаются в основном детали, работающие без смазки.

К ним можно отнести детали шарнирно-болтовых соединений тяг и рычагов механизмов управления, металлические колеса фрикционных передач, чашки вариаторов и др.

Окислительное изнашивание определяется случаями, когда на соприкасающихся поверхностях образуются пленки окислов,которые в процессе трения разрушаются и вновь образуются,при этом продукты износа состоят из окислов. Протекает окислительное изнашивание в условиях нор-

мальной и повышенной температур, без смазки и при ее недостатке.

1.1.5 Коррозионно-механическое изнашивание - это механическое изнашивание, осложнённое явлениями коррозии. Поверхность металла, вступая во взаимодействие с кислородом воздуха, образует оксидную плёнку, которая в силу её неметаллической природы не способна к схватыванию и в начальный момент изолирует поверхности сопряжённых деталей от тесного соприкосновения. При трении оксидные плёнки постепенно истираются или, отрываясь, удаляются с поверхности контакта. Затем такая плёнка образуется вновь, снова разрушается при трении и таким образом изнашивание представляет собой удаление непрерывно возобновляющихся оксидных плёнок.

Усиление изнашивания при трении происходит в случае наличия агрессивных сред.

1.1.6 Фреттинг - коррозия - особый вид изнашивания мест сопряжённых деталей, находящихся под нагрузкой, возникающей при очень малых повторных относительных перемещений (например, при продольных вибрациях).

1.1.7 Кавитационное изнашивание происходит в потоке жидкости, движущейся с переменной скоростью в закрытом канале, в участках сильно пониженного давления, например, при обтекании препятствий, когда возникают при некоторых условиях местные разрывы сплошности с образованием каверн. Попадая с потоком в область более высокого давления, каверны захлопываются и, если это происходит у поверхности детали, жидкость с большой скоростью ударяется в стенку. Многократные повторные удары жидкости по одному и тому же участку металла (каверны возникают и захлопываются периодически, иногда с большой частотой) приводят через некоторое время к его местному разрушению, образованию углублений.