15.4 Вплив властивостей матеріалу на ефективність роботи елементів деталі

Для збільшення ефективності роботи машини чи механізму деякі деталі виготовляють з матеріалів, що мають різну зносостійкість. Питання використання того чи іншого матеріалу залежить від умов роботи обладнання, фізико-механічних властивостей матеріалів, швидкості окислювальних процесів і стійкості матеріалу при температурних процесах і т.п. Вибір матеріалів для виготовлення обладнання повинний здійснюватися не тільки на основі характеристики його по міцності, корозійній стійкості, жароміцності та іншим показникам, але і по ознаці зносостійкості. Дослідження сталей показують, що з підвищенням вмісту карбідів в них, збільшується твердість і зменшується зносостійкість. Сталі, що містять марганець більш стійкі проти зносу, чим хромисті сталі. Застосування мікроелементів вольфраму і молібдену підвищує зносостійкість сталей, але ці елементи дуже дорогі і застосовуються рідко. У той же час підвищення твердості металу і його опір зносу можна досягти, застосовуючи додаткову обробку: зміцнення поверхні, гарт, цементацію, азотування і т.п. У деяких механізмах менш відповідальні деталі виготовляють із звичайних ливарних чавунів, а більш відповідальні - з легованих сталей. Багато деталей виготовляють із сортів чавунів, які застосовують як антифрикційні матеріали.

На зносостійкість чавуну впливає стан вуглецю (графіту) і кількісне співвідношення мікроелементів (кремнію, магнію, нікелю, хрому, молібдену, міді й Ін.). Графіт має властивість поглинати змазування і тим самим поліпшувати зносостійкість, у той же час він сам по собі служить гарним змазуванням. З іншої сторони збільшення графіту приводить до ослаблення міжмолекулярних сил і, як наслідок, може відбуватися відрив часток металу, що приводить до збільшення зносу тертьових поверхонь. До збільшення в 2-3 рази зносостійкості чавунів приводить гарт, що проводиться так само, як і гарт сталі.

16 Знос обладнання. Основні засоби зменшення тертя

16.1 Вплив якості поверхні на знос

Знос елементів обладнання проходить під дією механічних, теплових і хімічних факторів. Механічний знос проявляється в пластичній деформації поверхні, що стикається з іншою поверхнею. Інтенсивність зношування сполучених деталей залежить від геометричної форми перетину і фізичного стану дотичних поверхонь. Знос залежить від наступних чинників: 1) якості металу, з якого виготовлені деталі пар тертя, 2) чистоти обробки поверхонь тертя. 3) наявності та якості мастильних матеріалів.

Якість матеріалу, зокрема, зносостійкість, значно впливає на знос пари тертя. Від якості металу залежить інтенсивність і характер пластичних деформацій і втома. На знос впливає також обробка поверхні деталей (загартованість, цементація, азотування і т.п.).

Дня зменшення зносу пар тертя використовують антифрикційні матеріали (чавун, бабіти, бронзу та інші неметалеві матеріали).

Чистота обробки поверхні деталей визначає фактичну монсрхию контакту пар тертя. Нерівності у вигляді гребінців і западин, що утворюються при обробці, і їхні розміри визначають фактичну нлоіцу контакту тертьових поверхонь, які впливають на знос.

У початковий момент роботи механізму (під час обкатки) відбувається руйнування мікронерівностей, що утворилися при виготовленні деталі, І утворення нового мікрорельєфу, розміри якого залежать від наявності змазування і питомого тиску на сполучені деталі.

Якість поверхні дуже впливає на втомну міцність деталей, тому що риски і подряпини є концентраторами напруги і місцями скупчення вологи і газів, що можуть викликати корозію.

В умовах відновлення деталей у ремонтних цехах найчастіше обробка деталей проводиться на токарських, фрезерувальних і свердлувальних верстатах. Так розточування і чистове гостріння на токарських верстатах дозволяє одержати чистоту поверхні не вище 7 класу. Такі ж результати досягаються при фрезеруванні. Для одержання поверхні більш високої чистоти деталі піддають шліфуванню і хонінгуванню.

Аварійний знос майже завжди зв'язаний з дефектами в конструкції. Найбільш характерні причини, що викликають аварійний знос:

- порушення нормальної роботи машини, чи механізму обладнання внаслідок перевантаження (перевищення тиску, температурного режиму, зміна середовища), порушення правильної взаємодії частин, ослаблення кріплення болтів, шпильок, шпонок, клинів;

• неправильний режим змазування (відсутність змазування, невідповідність сортів змазування, неправильні норми змазування);

• несвоєчасне чищення механізму, обладнання, машини;

• несвоєчасна заміна зношених деталей чи недоброякісний ремонт;

• неякісний матеріал (наявність раковин, тріщин, невідповідність марки металу);

• неякісне виготовлення деталей, неякісна збірка вузлів;

• неправильний монтаж чи настройка (налагодження).

Під час експлуатації механічне зношування в вузлах тертя відбувається нерівномірно (перший період - прироблення (притирання), під час, якого швидкість зношування поступово знижується: другий - нормальна робота, умови тертя на поверхні постійні і швидкість зношування протікає не змінюючись з часом; третій - аварійний знос, характеризується зміною умов роботи, підвищенням швидкості зносу внаслідок збільшення зазору в тертьових парах, утворення несприятливих умов для масляного шару).

У період експлуатації обладнання необхідно прагнути зведення до мінімуму часу на прироблення, а в період нормальної роботи продовжити належним чином стежити за обладнанням.