Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении

Тавтилов, И.Ш.

Т13 Исследование изнашивания материалов: методические указания к лабораторной работе / И.Ш. Тавтилов. – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2009. – 17 с.

Износ является более всераспространенным недостатком в современных машинах, явление это очень небезопасно. Ближайшее время вопросам трибологии уделяется все в большей и большей степени внимания в силу того, что износ подвижных сопряжений и Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении рабочих органов под воздействием сил трения является основной предпосылкой выхода из строя устройств и машин. Потому важная неувязка современной науки – изыскание действенных способов увеличения износостойкости и понижения энергоемкости подвижных сопряжений.

Методические указания созданы для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Основы теории трения и изнашивания» специальности 150205.65 – Оборудование и разработка увеличения Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов.

ББК 34.41я7

©Тавтилов И. Ш., 2009

©ГОУ ОГУ, 2009

Содержание

1 Цель работы………………………………………………………………..
2 Общие сведения……………………………………………………………
2.1 Главные сведения о трении, износе, видах изнашивания..................
2.2 Виды изнашивания ………………………………………………………
2.2.1 Систематизация видов изнашивания…………………………………...
2.2.2 Черта видов изнашивания ………………………………….
2.3 Стадии изнашивания…………………………………………………….
2.4 Систематизация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении ………………………………............................
3 Порядок выполнения Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении работы……………………………………………...
4 Контрольные вопросы……………………………………………………..
Перечень использованных источников……………………………………….

Цель работы

1.1 Ознакомиться с видами изнашивания материалов

1.2 Найти вид износа приобретенных образцов

1.3 Найти стадии и предпосылки износа.

Главные сведения

Главные сведения о трении, износе, видах изнашивания

По сей день трение в почти всех его качествах остается неясным. При трении сразу происходят механические, электронные, термические, вибрационные, хим и другие Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении процессы. При трении может происходить упрочнение либо разупрочнение металлов, изменение хим состава и другие явления. Трение является самоорганизующимся процессом, при котором с определенной последовательностью протекают явления, направленные на разрушение поверхности, либо же, напротив, на создание целой серии систем, снижающих износ и трение.

Сейчас с трением связана одна из самых острых заморочек Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении современности – износ машин и устройств. Расходы на восстановление машин в итоге износа громадны, при этом раз в год они растут. Создание машин, не требующих серьезных ремонтов за весь срок их службы, и существенное сокращение текущих ремонтов по собственной технико-экономической эффективности равноценны удвоению мощности машиностроительных заводов и Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении повышению выпуска металлов.

В отличие от высочайшего уровня постановки расчетов деталей и конструкций на крепкость, твердость и устойчивость, современное состояние теории трения и изнашивания не дает конструктору надежных способов расчета сопряженных пар на износ и большинства изнашивающихся деталей на долговечность на заблаговременно предусматриваемый срок службы.

Но теория и инженерная практика Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении увеличения износостойкости и надежности работы трущихся деталей располагают огромным количеством принципиальных высококачественных зависимостей, результатов экспериментальных исследовательских работ и наблюдений, внедрение которых позволяет значительно повысить сроки службы машин.

Виды изнашивания

2.2.1 Систематизация видов изнашивания

Формирование изнашиваемой поверхности происходит в итоге суммирования разных по интенсивности и видам простых актов разрушения и конфигураций механических Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении и физико-химических параметров материала под воздействием наружных причин (среда, температура, давление, вид трения, скорость относительного перемещения поверхностей и др.).

Систематизация (таблица 1) носит условный нрав, потому что виды износа очень разнообразны и тесновато переплетаются по наружным признакам изнашивания.

Вид износа можно установить по внешнему облику поверхности, составу и физико Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении-механическим свойствам тонких поверхностных слоев.

Таблица 1 – Виды изнашивания

Признак систематизации Вид изнашивания
Механическое изнашивание Абразивное; эрозионное (гидро-, электроэрозия, газовая, галлактическая); кавитационное; усталостное; молекулярно-механическое (схватывание, заедание).
Коррозионно-механическое изнашивание Окислительное; фреттинг-коррозия; вследствие пластической деформации; вследствие диспергирования; в итоге выкрашивания вновь образуемых структур; водородное

Введем главные понятия, относящиеся к износу деталей и Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении рабочих органов машин.

Изменение размеров и формы детали в итоге изнашивания называют износом. Его выражают в единицах длины, объема либо массы.

Интенсивность изнашивания – отношение износа детали к пути трения либо объему выполненной работы. При определении интенсивности изнашивания возможно окажется более целесообразным относить износ к другому показателю, общему для Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении всех узлов и агрегатов денной машины. Так, для автомобилей в качестве такового показателя может быть принято число км пробега.

Скорость изнашивания – отношение износа детали ко времени, в течение которого происходило изнашивание, либо к числу единичных актов изнашивания.

Износостойкость оценивают величиной, оборотной интенсивности либо скорости изнашивания.

Предельным износом детали (узла Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении) именуют износ, при котором предстоящая эксплуатация становится неосуществимой вследствие выхода детали (узла) из строя, неэкономичной либо недопустимой ввиду понижения надежности механизма.

Чертой изнашивания является также коэффициент трения, которым именуют отношение силы трения к обычной составляющей наружной нагрузки, вызывающей перемещение трущихся деталей. Интенсивность изнашивания миниатюризируется с уменьшением коэффициента трения. Разумеется Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении, что коэффициент трения охарактеризовывает и утраты мощности машин на преодоление сил трения.

2.2.2 Черта видов изнашивания

2.2.2.1 Механическое изнашивание

1) Абразивное изнашивание

Абразивное изнашивание – механическое изнашивание материала в итоге режущего и царапающего деяния жестких тел либо частиц, находящихся в свободном либо закрепленном состоянии.

Зависимо от критерий взаимодействия детали с абразивными частичками (набросок 1) разрушение металла может Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении происходить:

а) методом микрорезания;

б) неоднократной пластической деформации поверхности трения;

в) коррозионно-механического изнашивания.

На процесс абразивного изнашивания может оказывать влияние природа абразивных частиц, злость среды, характеристики изнашиваемых поверхностей, ударное взаимодействие, нагрев и другие причины. Общим для абразивного изнашивания является механический нрав разрушения поверхности.

Набросок 1 – Виды разрушений поверхности Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении при абразивном износе

Абразивные частички могут иметь различную форму и быть самым разным образом нацелены относительно сопряженной поверхности. Способность абразивного зерна вдавливаться в поверхность зависит не только лишь от соотношения их твердостей, да и от геометрической формы зерна.

Гидро- и газоабразивное изнашивание появляется в случае воздействия потока газа либо воды Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении, содержащих абразивные частички, при их нейтральности к поверхности детали.

2) Эрозионное изнашивание

Термин эрозия соединяет воединыжды широкий класс видов поверхностного разрушения деталей машин под воздействием динамических потоков жидкостей, газов, жестких частиц либо электронных разрядов.

Эрозионное воздействие скоростного потока воды, газа либо пара в чистом виде слагается из трения сплошного потока и его ударов о Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении поверхность. В итоге трения происходит расшатывание и вымывание отдельных объемов материала (набросок 2).

а) вид; б) место разрушения.

Набросок 2 – Эрозионное разрушение золотника плунжера керосинового насоса высочайшего давления

Гидроэрозия – поверхностное разрушение деталей машин при контакте с динамическим потоком жидкостей. Этому виду разрушения подвержены детали гидронасосов, плунжерные пары, трубопроводы и другие Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении детали, работающие в потоках воды, аква смесей, смазочных масел и т.д.

Газовая эрозия – это поверхностное разрушение деталей машин при контакте с динамическим потоком газов и сначала с высочайшей температурой, скоростью и хим активностью (сопла и лопатки реактивных движков газовых турбин, клапаны, поршневые кольца, выхлопные трубы и глушители Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении автомобилей и т.д.).

Галлактическая эрозия – абляция – разрушение поверхности в потоке раскаленных газов, которое происходит в итоге эрозии, расплавления и испарения металла.

Электроэрозионному воздействию подвержены токопроводящие материалы под действием импульсного электронного разряда (электроды свеч зажигания, контакты магнитных пускателей и т.д.).

3) Кавитационное изнашивание

Кавитационное изнашивание – изнашивание коже в воды в Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении критериях кавитации. Кавитация – это процесс образования парогазовых пузырьков в ограниченном объеме потока воды (где давление ниже соответственного давления паров воды при данной температуре) и следующего их ликвидирования (либо сокращения) в зоне завышенного давления (лопатки гидротурбин, гребные винты, омываемые водой гильзы цилиндров в рубахах водяного остывания движков, трубопроводы).

Набросок 3 – Схема гидравлических ударов при Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении сокращении навигационного пузыря

Неоднократно повторяющиеся удары, в согласовании с рисунком 3, вызывают разупрочнение, перенаклеп материала на отдельных микроучастках, сопровождающиеся появлением очагов разрушения в виде трещинок.

Интенсивность кавитационного изнашивания находится в зависимости от температуры, параметров воды и природы материала деталей. Воздействие вязкости некординально.

4) Усталостное изнашивание

Усталостное изнашивание (контактная вялость) – разновидность механического Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении изнашивания, заключающаяся в усталостном разрушении при повторном деформировании микрообъектов материала поверхностного слоя, происходит при трении качения и трении скольжения (набросок 4).

Сопротивление контактной вялости именуется контактной выносливостью.

При трении качения усталостному изнашиванию подвержены элементы подшипников качения; при трении качения с проскальзыванием – зубья колес, валки прокатных станов, колеса рельсового транспорта и другие детали Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении, работающие в критериях трения при неоднократном соударении контактирующих тел.

1 – шарик, 2 – втулка.

Набросок 4 – Схема образования питтинга при усталостном изнашивании.

5) Молекулярно-механическое изнашивание.

Молекулярно-механическое изнашивание – это изнашивание в итоге одновременного механического воздействия и деяния молекулярных либо атомных сил.

Изнашивание при заедании – изнашивание в итоге схватывания, глубинного вырывания металла, переноса Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении его с одной поверхности трения на другую и воздействия появившихся неровностей на сопряженную поверхность. Схватывание появляется как в процессе трения скольжения, так и качения.

Различают схватывание I и II рода.

Схватывание I рода появляется при трении скольжения с малыми скоростями относительного перемещения и высочайшими удельными давлениями, превосходящими предел Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении текучести на участках фактического контакта при отсутствии разделяющего слоя смазки и защитной пленки окислов.

Схватывание II рода появляется при трении скольжения с большенными скоростями относительного перемещения ( 0,6 м/с ) и значительными удельными давлениями, что обусловливает высочайший градиент и насыщенный рост температуры в поверхностных слоях и сопровождается разупрочнением металла. Температура в зоне Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении контакта может достигать 1500 °С. При всем этом образуются структуры отпуска, закалки, вторичной закалки.

Этот вид изнашивания начинается с субмикроскопических повреждений, переходя равномерно к локализованному разрушению поверхностного слоя, различимому невооруженным глазом, и к глубинному вырыванию; потом разрушение может приобрести лавинный нрав (в согласовании с рисунком 5). При эксплуатации машин для Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении высококачественной оценки степени повреждения поверхностей употребляют последующие определения.

Набросок 5 – Сечение покоробленной поверхности золотника в итоге схватывания

Натир — участок поверхности трения, отличающийся по цвету от прилегающих участков и испытывающий наибольшее давление.

Забияк — образование в итоге схватывания различимой невооруженным глазом борозды с оттеснением материала как в стороны, так и по направлению скольжения.

Заедание — более Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении колоритная форма проявления схватывания. Образуются широкие и глубочайшие борозды с неровными краями, время от времени слившиеся; находятся большие наросты; может быть оплавление поверхности. Может произойти полное заклинивание деталей. С заеданием приходится встречаться в тяжелонагруженных подшипниках скольжения, зубчатых зацеплениях, передающих значимые вращающие моменты

2.2.2.2 Коррозионно-механическое изнашивание

Коррозией именуют разрушение поверхности металла Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении в итоге хим либо химического воздействия среды. Незапятнанная железная поверхность просто подвергается хим воздействию среды. Но, если в процессе начавшейся коррозии продукты ее образуют крепко связанную с металлом пленку, изолирующую поверхность от коррозионной среды, то металл приобретает пассивность по отношению к ней.

1) Окислительное изнашивание

Окислительное изнашивание – это коррозионно-механическое изнашивание Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении, возникающее вследствие хим реакции материала с кислородом среды.

От других видов коррозионно-механического изнашивания оно отличается отсутствием брутальной среды, протекает при обычных и завышенных температурах при трении без смазочного материала либо при недостающем его количестве.

В процессе трения в воздушной среде (сухое трение) в критериях контакта со смазкой (граничное Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении либо жидкостное трение) контактирующие поверхности металлов окисляются.

Набросок 6 – Болт крепления коллектора авиационного поршневого мотора, покоробленной вследствие окислительного изнашивания

При всем этом образуются окислы металлов с определенными физико-механическими качествами, экранирующими поверхность трения от молекулярного воздействия (набросок 6). Это позволяет исключить схватывание контактирующих поверхностей, выравнивает износ, увеличивает износостойкость.

2) Изнашивание при фреттинг-коррозии

Фреттинг Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении-коррозия – это коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях.

Разрушение заключается в образовании на поверхностях обоюдного касания деталей язв и товаров коррозии в виде налета, пятен и порошка. Продукты фреттинг-коррозии состоят в главном из окислов.

Механизм фреттинг-коррозии заключается в последующем: под действием силы трения Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении происходит активизация поверхности за счет повторяющихся тангенциальных сил с.следующим окислением. Окисление металлов происходит с повышением объема, что приводит к местному увеличению давления в сопряженных замкнутых контурах (в согласовании с рисунком 7).

1 – общая большая каверна; 2 – трещинкы; 3 – отколовшиеся объемы металла; 4 – отколовшиеся частички с жесткой структурой

Набросок 7– Механизм изнашивания железных поверхностей при

фретинг-коррозии

Это Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении содействует при предстоящей вибрации разрушению окисных пленок. Не считая того, окислы, обычно, имеющие огромную твердость, чем основной металл, оказывают абразивное воздействие

3) Изнашивание вследствие пластической деформации

Этот вид изнашивания (смятие) заключается в изменении размеров либо формы детали в итоге пластической деформации ее микрообъемов. Пластическое деформирование обычно аккомпанирует износ металлов и наблюдается в Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении зоне, конкретно прилегающей к поверхности трения (зоны смятия на рисунке 8 показаны стелками).

Смятие может произойти при трении, но может быть и не связано конкретно со скольжением либо качением поверхностей.

Набросок 8 – Разрез корпуса шарового крана, покоробленного пластической деформацией

Смятие является соответствующим видом повреждения шпоночных пазов и шпонок, шлицевых соединений, штифтов и Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении упоров, резьбовых соединений и других деталей. Пластическая деформация вызывается или чрезмерными допускаемыми напряжениями, или случайными значительными перегрузками.

4) Изнашивание вследствие диспергирования

Разрушение поверхностного слоя происходит в итоге диспергирования (измельчения) отдельных участков контакта (в согласовании с рисунком 9). Интенсивность этого вида изнашивания невысока, а шероховатость поверхности деталей, малая.

Набросок 9 – Болт шарнирного соединения шасси самолета Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении.

Процесс изнашивания протекает так: на площадках фактического контакта материал подвергается неоднократной упругой и пластической деформации, что приводит к разупрочнению, разрыхлению в отдельных местах структуры материала с следующим отделением маленьких блоков. Изнашиванию вследствие диспергирования подвергаются отлично смазываемые шарнирно-болтовые соединения, валики разных агрегатов и сопряженные с ними подшипники Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении, поршневые пальцы прицепных шатунов, пары трения топливной аппаратуры и др.

5) Изнашивание в итоге выкрашивания вновь образуемых структур

При томных критериях работы на поверхностях трения происходят физико-химические конфигурации. Они являются результатом пластического деформирования, увеличения температуры слоев металла, прилегающих к зоне контакта, следующего резвого остывания и хим деяния среды (набросок Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении 10).

Набросок 10 – Сечение железного золотника с образовавшимся с образовавшимся белоснежным слоем на его поверхности в процессе заклинивания в металлической втулке

Процесс появления и развития белоснежного слоя на поверхностях трения представляется последующим. На отдельных участках фактического контакта происходит насыщенная пластическая деформация, сопровождающаяся значимым тепловыделением. Теплота, концентрируясь в поверхностных микрообъемах, делает большой температурный градиент по глубине Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении, в итоге скорости нагрева и остывания микрообъемов больше, чем при термообработке. Увеличение температуры в отдельные моменты выше критичной точки приводит к образованию аустенита из феррито-цементитной консистенции, а следующее резкое остывание — к возникновению закалочных структур, которые в предстоящем, подвергаясь пластической деформации и повторяющемуся воздействию температурного фактора, перебегают в белоснежный Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении слой. Аналогично описанному появляется белоснежный слой при «пропахивании» поверхности трения абразивом.

Сразу с образованием белоснежного слоя появляется система внутренних напряжений, которая вместе с рабочими напряжениями приводит к растрескиванию слоя и выкрашиванию его отдельных частиц. Продукты износа, попадая в зазоры меж сопряженными деталями, могут вызывать насыщенное, доходящее до чертовского Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении, изнашивание.

6) Водородное изнашивание

Водородное изнашивание происходит в итоге наводороживания и охрупчивания металлической поверхности детали при контакте в процессе трения с углеводородными смазками, парами воды, деревом и пластмассой.

При маленьких концентрациях водород образует твердые смеси внедрения, располагаясь в междоузлиях кристаллической решетки. При всем этом происходит повышение параметра кристаллической решетки.

После Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении заслуги предела растворимости в жестком растворе водород образует хим соединения с примесями и легирующими элементами. В незапятнанных металлах образуются гидриды в процессе остывания в виде тонких пластинок по границам зернышек и повдоль плоскостей скольжения и двойникования, а в сплавах – конкретно при температуре диффузии.

Удельный объем гидридов больше удельного объема металлов, что Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении приводит к появлению огромных внутренних напряжений.

При огромных пересыщениях водородом в недостатках и других несплошностях кристаллической решетки появляются высочайшие давления, приводящие к разрушению металлов.

Стадии изнашивания

Если отложить по оси абсцисс время работы пары трения t, а по оси ординат износ u, то получим кривую изнашивания детали во времени Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении. Тангенс угла наклона α, образованного осью абсцисс и касательной кривой в случайной точке, определяет скорость изнашивания на этот момент времени.

На кривой изнашивания (набросок 11) в общем случае (кривая I) можно выделить 3 участка.

1 – теоретическая кривая изнашивания;

2 – скорость изнашивания

Набросок 11 – Кривые изнашивания

Эти участки соответствуют 3 стадиям изнашивания:

I – изначальное изнашивание, наблюдаемое при приработке детали Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении;

II – (прямолинейный участок кривой) установившееся изнашивание tgα=const, наблюдаемое при обычной эксплуатации сопряжения;

III – процесс резкого возрастания скорости изнашивания, соответственный стадии чертовского изнашивания.

Кривая 2 изображает скорость изнашивания -определяется как отношение износа детали (эталона) к обусловленному пути на котором происходило изнашивание.

Систематизация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении трении

Анализ разных видов изнашивания позволяет дать обобщенную зависимость износа от характеристик работы узлов трения и материалов трущихся пар. Общая закономерность конфигурации коэффициентов трения и интенсивности изнашивания u, f зависимо от нагрузки P, скорости скольжения v, температуры T, природы контактирующих материалов Me и состава среды Cp показана на Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении рисунке 12.

Главные признаки обычного износа в отличие от разных видов повреждаемости заключаются:

- в отсутствии всех видов разрешения основного металла;

- локализация разрушения в тончайших поверхностных слоях вторичных структур, образующихся при трении;

- в динамическом равновесии механо-химических процессов образования и разрушения вторичных структур, обеспечивающих установившееся протекание процесса.

a
б
г

I – область неустановившихся Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении процессов;

II – обычный окислительный (механо-химический) износ;

III – область патологического износа (недопустимый износ, при котором происходит повреждаемость поверхности, не считая механо-химической формы абразивного износа).

а – механо-химическая форма абразивного изнашивания; б – фретинг-коррозия; в – схватывание 1-го рода; г – схватывание 2-го рода; д – механическая форма абразивного изнашивания

Набросок 12 – Общая Классификация видов изнашивания и повреждаемости материалов деталей машин при трении закономерность конфигурации коэффициента трения и интенсивности изнашивания


klassifikaciya-rechevih-oshibok.html
klassifikaciya-rek-po-pitaniyu-i-vodnomu-rezhimu-po-m-i-lvovichu.html
klassifikaciya-remennih-peredach.html