Виды изнашивания и их характеристика

При трении возникает процесс изнашивания. Изнашивание, есть процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопле­ния его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном из­менении размеров и (или) формы тела.

Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах, называ­ется износом. На основе многочисленных исследований предложен ряд классификаций видов изнашивания.

Наибольшее признание получила классификация, которая ус­танавливает три группы изнашивания:

•механическое,

•молекулярно-механическое и

•коррозионно-механическое, которые, в свою очередь, делятся на определенные виды (Рис. 11).

Рисунок 11 - Классификация видов изнашивания

Механическое изнашивание - изнашивание в результате механических воз­действий, включает:

Абразивное изнашивание - механическое изнашивание материала в резуль­тате, в основном, режущего или царапающего действия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Этот вид изнашивания распространен среди сопряжений машин, работающих в абразивной среде, например, деталей сопряжений ходовой части тракторов, деталей пильного механизма машин и др.

Величина абразивного изнашивания прямо пропорциональна удельному давлению Р (Па), скорости скольжения (м/с) и обратно пропорциональна твердости металла Н

где с - коэффициент пропорциональности.

Гидроабразивное и га­зоабразивное изнашивание являются разновидностью абразивного изнашивания. Гидроабразивное и га­зоабразивное изнашивание, когда изнашивание происходит в результате действия на материал деталей твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа.

Кавитационное изнашивание происходит при относительном движении твердого тела в жидкости в условиях кавитации, т. е. при образовании пузырьков газа, которые захлопываются вблизи поверхности, что создает местное повыше­ние давления и затем происходит разрыв пузырьков. Это приводит к гидравличе­скому удару, вызывающему разрушение поверхности. Подвержены этому износу корпуса судов.

Эрозионное изнашивание - механическое изнашивание материала в резуль­тате воздействия потока жидкости и (или) газа.

Усталостное изнашивание - механическое изнашивание в результате уста­лостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя. В результате этого изнашивания на поверхности появляют-ся трещины и в дальнейшем отделяются частицы материала. Усталостное изна­шивание может происходить при трении качения, скольжения и зависит от свойств материала детали, удельного давления, частоты циклов нагружения. По­степенное увеличение пластической деформации поверхностных слоев приводит " к возникновению больших остаточных напряжений сжатия. Дальнейшая дефор­мация вызывает появление трещин и под действием коррозии и расклинивающего действия смазки, попадающей в трещины, и напряженного состояния происходит отделение частиц материала. На поверхности образуются углубления.

Усталостное изнашивание можно наблюдать в подшипниках качения, зубчатых парах, в парах скольжения.

Изнашивание при заедании - изнашивание в результате схватывания, глу­бинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на дру­гую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность. Отно­сится к молекулярно-механическому изнашиванию.

Такой вид изнашивания может возникнуть в зубчатых парах, в опорах каче­ния и скольжения при высоких контактных нагрузках и отсутствии смазки.

Коррозионно-механическое изнашивание - изнашивание в результате меха­нического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим воз­действием материала со средой. Оно подразделяется на окислительное и изнаши­вание при фреттинг-коррозии.

Окислительное изнашивание - коррозионно-механическое изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание имеет химическая реакция мате­риала с кислородом или окружающей средой. Этот вид изнашивания характеризу­ется одновременным протеканием двух процессов - пластической деформации микроскопических объемов металла поверхностных слоев деталей и диффузией кислорода в деформируемые слои.

Первоначально окисление происходит в не­больших объемах металла, расположенных у плоскостей скольжения при трении. На трущихся поверхностях деталей образуются твердые растворы кислорода. В последующем окисление захватывает большие объемы поверхностных слоев и образуются химические соединения кислорода с металлом, что приводит к изме­нению их структуры.

Процесс диффузии и пластической деформации усиливают друг друга. Усиление диффузии объясняется тем, что при пластической деформа­ции на поверхностях трения образуется большое количество плоскостей скольже­ния, обеспечивающих проникновение кислорода в металл.

Усиление пластической деформации происходит вследствие наличия на плоскостях скольжения огромного количества двигающихся атомов кислорода, которые увеличивают подвижность структуры поверхностного слоя.

Б. И. Костецкий полагает, что существует три формы окислительного изнашивания.

•при первой форме с поверхности трения удаляются ультрамикроскопические химиче­ские адсорбированные пленки;

•при второй - удаляются микропленки твердых растворов и эвтектик химических соединений кислорода и металла;

•при третьей -происходит периодическое отслаивание крупных слоев химических соединений кислорода и металла.

Изнашивание при фреттинг-коррозии - изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях. При этом виде изнаши­вания наблюдается схватывание, абразивное изнашивание и усталостно-коррозионное явление.

Этот вид изнашивания характерен для деталей неподвиж­ных соединений, воспринимающих вибрационные нагрузки, таких, как заклепоч­ные соединения, посадочные места в корпусных деталях, работающих при вибра­ционной нагрузке. Фреттинг-коррозия может возникать при сухом трении и в ус­ловиях смазки.