Виды и характер износа деталей.

Виды износа различают в соответствии с существующими видами изнашивания - механическое (абразивное, усталостное), коррози­онное и др.

Механический износ является результатом действия сил трения при скольжении одной детали по другой. При этом виде износа происходит истирание (срезание) поверхностного слоя металла и искажение геометрических размеров у совместно работающих дета­лей. Износ этого вида чаще всего возникает при работе таких рас­пространенных сопряжений деталей, как вал - подшипник, стани­на - стол, поршень - цилиндр и др. Он появляется и при трении качения поверхностей, так как этому виду трения неизбежно сопут­ствует и трение скольжения, однако в подобных случаях износ быва­ет очень небольшим.

Степень и характер механического износа деталей зависят от многих факторов:

- физико-механических свойств верхних слоев металла; условий работы и характера взаимодействия сопрягаемых поверхностей;

- давления; относительной скорости перемещения;

- ус­ловий смазывания трущихся поверхностей;

- степени шероховатости последних и др.

Наиболее разрушительное действие на детали ока­зывает абразивное изнашивание, которое наблюда­ется в тех случаях, когда трущиеся поверхности загрязняются мел­кими абразивными и металлическими частицами. Обычно такие час­тицы попадают на трущиеся поверхности при обработке на станке литых заготовок, в результате изнашивания самих поверхностей, попадания пыли и др. Они длительное время сохраняют свои режу­щие свойства, образуют на поверхностях деталей царапины, зади­ры, а также, смешиваясь с грязью, выполняют роль абразивной пасты, в результате действия которой происходит интенсивное при­тирание и изнашивание сопрягаемых поверхностей. Взаимодействие поверхностей деталей без относительного перемещения вызывает смятие металла, что характерно для шпоночных, шлицевых, резьбовых и других соединений. Механический износ может вызываться и плохим обслуживанием оборудования, например нарушениями в подаче смазки, недоброка­чественным ремонтом и несоблюдением его сроков, мощностной пере­грузкой и т. д.

Во время работы многие детали машин (валы, зубья зубчатых колес, шатуны, пружины, подшипники) подвергаются длительному действию переменных динамических нагрузок, которые более отри­цательно влияют на прочностные свойства детали, чем нагрузки статические.

Усталостный износ является результатом действия на деталь переменных нагрузок, вызывающих усталость материала детали и его разрушение. Валы, пружины и другие дета­ли разрушаются вследствие усталости материала в поперечном се­чении. При этом получается характерный вид излома с двумя зона­ми - зоной развивающихся трещин и зоной, по которой произошел излом. Поверхность первой зоны гладкая, а второй - с раковинами, а иногда зернистая.

Усталостные разрушения материала детали не обязательно долж­ны сразу привести к ее поломке. Возможно также возникновение усталостных трещин, шелушения и других дефектов, которые, од­нако, опасны, так как вызывают ускоренный износ детали и меха­низма. Для предотвращения усталостного разрушения важно пра­вильно выбрать форму поперечного сечения вновь изготовляемой или ремонтируемой детали: она не должна иметь резких переходов от одного размера к другому. Следует также помнить, что грубо обра­ботанная поверхность, наличие рисок и царапин могут стать причи­ной возникновения усталостных трещин.

Износ при заедании возникает в результате прилипания («схва­тывания») одной поверхности к другой. Это явление наблюдается при недостаточной смазке, а также значительном давлении, при котором две сопрягаемые поверхности сближаются настолько плот­но, что между ними начинают действовать молекулярные силы, при­водящие к их схватыванию.

Старение материалов.

Как вы уже, наверное, убедились, с помощью современных технических средств еще нельзя полностью подчинить себе процесс изнашивания. Для этого нам не хватает надежного прогнозирования поведения материалов при изнашивании, особенно срока службы в зависимости от характера нагрузок. Необходимо также создать предпосылки для свободного выбора подходящих пар трения. Для прогнозирования явлений износа необходимо его полное математико-статистическое моделирование, над чем сейчас интенсивно работают ученые всего мира.

При создании будущих, почти не требующих ухода пар трения ожидается следующее:

- материалы, которые при взаимодействии с окружающей средой сами себя постоянно «лечат», то есть компенсируют потери материала;

- материалы, строящиеся по принципу композиций, причем основными являются твердые вещества-силикаты, пластмассы и самосмазывающиеся материалы-в основном в комбинации с металлами;

- эффективные смазочные материалы, особенно синтетические масла или водные дисперсии определенного,

- узкого назначения, достаточно долговечные и недорогие (следует также ожидать, что они в зависимости от температуры в зоне контакта будут программированно вводиться в места, подлежащие смазке).

Одним из первых решений этого вопроса является использование в технологии так называемого эффекта Гаркунова, известного советского ученого. Этот эффект встречается преимущественно в парах бронза-сталь или латунь-сталь и состоит в том, что на местах контакта под действием трения происходит самостоятельный избирательный перенос меди на стальную поверхность. Возникающий при этом слой меди, толщиной 0,1 мкм уменьшает износ. В качестве смазки используется глицерин, что ускоряет образование атомов водорода и помогает избежать возникновения очагов окисления. Необходимая для процесса медь из бронзы или латуни путем самостоятельного анодного растворения переходит в глицерин и диспергируется там. При этом срок службы металлической пары увеличивается в сто раз.