Старение автомобилей КамАЗ АвтоКАМ

Электроэрозионное изнашивание

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Механический износ – процесс постепенного разрушения поверхностей деталей при относительном движении. Для повышения надёжности работы оборудования следует выявить условия возникновения отдельных видов изнашивания, механизм разрушения и внешний вид поверхности трения. Основная функция визуального осмотра трущихся поверхностей – определение вида изнашивания и постановка диагноза, позволяющая принять рациональные ремонтные воздействия, снижающие скорость износа.

Контактируемые поверхности деталей машин характеризуются микрорельефом, который в начальный момент работы узлов трения определяет площадь фактического контакта. В процессе эксплуатации под действием рабочих нагрузок и деформаций образуется рабочий рельеф, состоящий из впадин и выступов. Их размеры зависят от внутреннего строения материалов деталей и процессов пластической деформации. При относительном движении в поверхностных слоях контактируемых деталей возникают упругопластические деформации, вызывающие появление вторичных (физических, химических, механических) процессов. Профессор Б.И. Костецкий выделяет пять основных видов механического износа [11]:

  1. Износ схватыванием первого рода наблюдается при трении скольжения. Характеризуется возникновением адгезионных связей между деталями (рисунок 3.1). Условия возникновения:
    • малая скорость относительного движения (до 1 м/с для узла, состоящего из двух стальных деталей);
    • высокое давление, превышающее предел текучести на площадках фактических контактов;
    • отсутствие смазки или защитной плёнки окислов между трущимися деталями;
    • низкая температура нагрева поверхностных слоев – до 100 °С.

Рисунок 3.1 – Износ схватыванием первого рода

Механизм разрушения определяется взаимодействием рабочих рельефов при давлениях, превышающих предел текучести, сопровождается интенсивными пластическими деформациями, в результате которых разрушаются плёнки окислов и вскрываются химически чистые металлические поверхности. Пластические деформации способствуют максимальному сближению деталей и образованию в поверхностных слоях текстур из предельно деформированных кристаллов, расположенных по направлению относительного смещения деталей. Если расстояния предельно малы и соизмеримы с размерами атомных решеток, то между ориентированными кристаллами двух деталей появляются металлические связи. Дальнейшее смещение деталей приводит к упрочнению металла в местах образования связей. При предельных значениях твёрдости и хрупкости металлические связи разрываются.

Проявление. На контактной поверхности детали из менее прочного материала образуются хаотически расположенные вырывы, а на детали из более прочного материала – налипания. Налипшие частицы высокой твёрдости способствуют развитию вторичных процессов местной пластической деформации и микрорезанию поверхностей трения. Скорость изнашивания деталей 10-15 мкм/ч. Силы трения определяются геометрическими характеристиками рабочих рельефов, площадью контактных поверхностей и прочностью металлических связей. Коэффициент трения чрезвычайно высок – 4-6 единиц.

Разрывы металлических связей могут привести к увеличению площади фактических контактов и уменьшению давления на поверхность трения. Если давления станут ниже предела текучести, то интенсивность пластических деформаций снизится, на деталях появятся устойчивые плёнки окислов и износ схватыванием I рода перейдёт в окислительный.
Окислительный износ развивается в условиях трения качения и трения скольжения со скоростями относительного движения деталей 1,5-7,0 м/с (без смазки). При граничной смазке интервал относительных скоростей увеличивается до 20 м/с.Механизм разрушения поверхностей определяется взаимодействием материалов деталей с кислородом окружающей среды: насыщением металлов кислородом за счёт химических реакций, проникновения кислорода в поверхностные слои деталей и растворением кислорода в поверхностных слоях. Тепловыделение при трении, способствующее диффузии из газовой или смазочной среды O2, S, P, Cl, вызывает образование твёрдых растворов и пленок окислов, защищающих исходные материалы сопряжённых деталей от интенсивного износа. Эти процессы характерны для узлов трения, детали которых изготовлены из материалов с высокой твёрдостью и повышенным пределом текучести. Изнашивание поверхностей заключается в периодическом появлении и скалывании твёрдых и хрупких химических соединений (рисунок 3.2), проявляющихся в виде окисных плёнок.

Рисунок 3.2 – Окислительный износ

Проявление. Внешний вид деталей, работающих в условиях окислительного износа, характеризуется появлением матовых полос, состоящих из плёнок оксидов, твёрдых растворов и химических соединений металла с кислородом. Это наиболее благоприятный вид изнашивания. Скорость изнашивания минимальна по сравнению с другими видами механического износа – 0,1-0,5 мкм/ч. Коэффициент трения зависит от формы трущихся поверхностей и колеблется в пределах 0,3-0,7 при отсутствии смазывания.

  • Износ схватыванием второго рода. Условия образования:
    • трение скольжения;
    • высокие давление и скорость относительного перемещения (свыше 4 м/с), сочетание которых обусловливает большие потери на трение;
    • высокий градиент и интенсивное возрастание температуры в поверхностных слоях (до 1600 °С).

    Проявление. Различают три стадии износа схватыванием второго рода:

    1. Первая стадия соответствует для сталей интервалу температур до 600 °С, мало снижающих механические свойства материалов. Внешний вид поверхности: вырывы частиц на детали из менее прочного материала, чередующиеся через примерно одинаковые промежутки.
    2. Вторая стадия износа развивается в интервале температур 600-1400 °С. Такая температура заметно снижает механические свойства сталей, и металл размягчается. Внешний вид поверхности: на контактной поверхности более прочной детали видны налипание и размазывание металла, а на поверхности менее прочной детали – вырывы.
    3. Третьей стадии износа соответствуют температуры плавления. Расплавленные слои металла уносятся со смазкой, и на поверхности трения появляются оплавленные бороздки (рисунок 3.3). Скорость изнашивания составляет 1-5 мкм/ч. Коэффициент трения колеблется в пределах 0,1-0,5.

    Рисунок 3.3 – Вид поверхности при износе схватыванием второго рода

    Рисунок 3.4 – Схема возникновения осповидного износа

    Проявление. В местах образования сколов на контактных поверхностях появляются осповидные углубления. Наиболее характерный вид изнашивания для деталей подшипников качения (рисунок 3.5).

    Рисунок 3.5 – Вид осповидного износа на поверхности наружного кольца подшипника

    Рисунок 3.6 – Абразивный износ рабочей поверхности кольца подшипника

    Эрозионное изнашивание. Твёрдые частицы, движущиеся в потоке газа или жидкости, оказывают на поверхность металла многократные локальные импульсные удары, вызывающие расшатывание и вымывание поверхностного слоя деталей – эрозию.

    Электроэрозионное изнашивание – эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока. При электрической эрозии контактов происходит частичный перенос металла с одного контакта на другой и распыление металла.

    Кавитационное изнашивание – гидроэрозионное изнашивание при движении твёрдого тела относительно жидкости (и наоборот), при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, создавая тем самым местное повышение давления.

    Причины износа деталей автомобиля

    Виды, методы и системы ремонта автомобилей

    При эксплуатации автомобили подвергаются различным внешним воздействиям, под влиянием которых их надежность снижается из-за появления неисправностей. В результате этого рабочие процессы в автомобиле либо нарушаются, либо становятся невозможными.

    Характеристика вредных процессов, вызывающих потерю работоспособности автомобиля

    При эксплуатации автомобилей процессы, вызывающие повреждения и разрушения деталей, именуют вредными. Повреждение детали – это частичная потеря ею служебных свойств. Разрушение – это всякий протекающий в материале или на его поверхности процесс, приводящий невозможности выполнения деталью заданных функций. К вредным процессам относятся: изнашивание рабочих поверхностей деталей вследствие трения, разрушение повреждение деталей под действием различных нагрузок (пластическое деформирование, излом, усталость металла, тепловое и электроэрозионное разрушение), под действием химически активных сред (химическая и электрохимическая коррозия потеря сообщенных детали служебных свойств (размагничивание и др.), полностью ликвидировать вредные процессы нельзя. Замедлить их протекание можно путем проведения технического обслуживания и текущих ремонтов.

    Виды изнашивания деталей автомобиля

    Изнашивание – это процесс постепенного изменения размеров и формы. тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности материала и в его остаточной деформации. Износ обычно выражается в линейных единицах, а иногда – в единицах массы.

    Виды трения

    Сухое трение. Это трение движения двух твердых тел без смазки на соприкасающихся поверхностях. Оно может быть получено в чистом виде в условиях абсолютного вакуума, т.е. при отсутствии воздействия окружающей среды. В практике к условиям сухого трения несколько приближается работа звеньев гусениц на песчаном сухом грунте.

    Граничное трение – это. трение .движения двух твердых тел, имеющих на своих поверхностях незначительный слой смазочного материала (порядка 0,1 мкм), обладающего свойствами, отличающимися от объемных свойств жидкостей при жидкостном трении.

    Жидкостное трение – явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя трущимися телами, разделёнными слоем смазочного материала, в котором проявляются его объемные свойства.

    Виды изнашивания

    Изнашивание подразделяется на три основные группы:

    Механическое изнашивание подразделяют на абразивное и усталостное.

    Абразивное изнашивание – это процесс, при котором трущиеся поверхности разрушаются в результате царапающего или режущего действия твердых тел или частиц. Разновидностью абразивного изнашивания является гидро- и газоабразивное изнашивание, когда износ происходит в результате воздействия твердых частиц, увлекаемых соответственно потоком жидкости или газа. Разновидность механического изнашивания – кавитационное изнашивание поверхности при относительном движении твердого тела в жидкости в условиях кавитации. Гидравлический удар образует каверны диаметром 0,1 – 1,2 мм.

    Усталостное изнашивание поверхности трения или отдельных ee участков является следствием многократного деформирования микрообъемов материала, приводящего к возникновению трещин и от делению с поверхностного слоя частиц материала. Основной показатель усталостного изнашивания – глубина деформируемого слоя на поверхности трения. Усталостное изнашивание возможно как при трении качения, так и при трении скольжения и зависит от удельного давления в сопряжении, свойств материала детали и частоты циклов нагрузки.

    Молекулярно-механическое изнашивание подразделяют на адгозионное и избирательный перенос.

    Адгезионное изнашивание происходит в связи с возникновением на отдельных участках контактирующих поверхностей молекулярных (адгезионных) взаимодействий, силы которых превосходят прочность связей поверхностного слоя материала с основным материалом детали. К адгезионному изнашиванию склонны пары с металлическими поверхностями. Адгезионное изнашивание выражается в глубинном вырывании материала и переносе его с одной поверхности на другую, что приводит, как правило, к заеданию деталей.

    Изнашивание в условиях избирательного переноса также характеризуется атомарными явлениями в зоне контакта и наблюдается, например, при трении металлополимерных пар, когда полимер переносится на поверхность металла, образуя на ней мономолекулярный слой. Образование в данном случае прослойки благоприятно сказывается на фрикционных характеристиках пары и приводит к резкому уменьшению интенсивности изнашивания.

    Коррозионно-механическое изнашивание подразделяют на окислительное и изнашивание при фреттинг-коррозии.

    Окислительное изнашивание возникает при наличии на поверхности трения защитных пленок, образовавшихся в результате взаимодействия материала детали с кислородом. Возникновение оксидных пленок не исключает, а ускоряет усталостное разрушение материала, так как в результате взаимодействия кислорода и металла образуются слои с повышенной хрупкостью, ускоряющей разрушение материала.

    Изнашивание при фреттинг-коррозии происходит в процессе малых колебательных относительных перемещений контактирующих металлических поверхностей в результате периодических деформаций или вибраций элементов конструкции. Этот вид изнашивания характерен для поверхностей деталей в неподвижных соединениях, воспринимающих вибрационные нагрузки (например, наружные поверхности наружных колец шарико- и роликоподшипников, поверхности отверстий в корпусах подшипников, в заклепочных соединениях, работающих при вибрационной нагрузке и др.).

    Основные характеристики изнашивания деталей автомобиля

    Линейный износ U – это изменение размера детали (образца) в результате изнашивания в направлении, перпендикулярном поверхности трения.

    Скорость изнашивания g=dU/dt – отношение износа к времени изнашивания. По скорости изнашивания можно судить о долговечности детали.

    Интенсивность изнашивания j = dU/dS отношение износа к пути трения, на котором происходило изнашивание, или к объёму выполненной работы, например, к наработке машины в кубических метрах вынутого грунта (если это экскаватор).

    Износостойкость – свойство оказывать сопротивление изнашиванию при определенных условиях трения. Износостойкость оказывался величиной, обратной скорости или интенсивности изнашивания.

    Относительная стойкость – отношений износостойкости данного материала и материала, принятого за эталон, при их изнашивании в одинаковых условиях.

    Виды изнашивания

    Изнашивание деталей сопровождается сложными физико-химическими явлениями. Скорость изнашивания зависит от материала и качества трущихся поверхностей, характера контакта и скорости их взаимного перемещения, вида и значения нагрузки, вида трения и смазки, качества смазочного материала и от многих других факторов. В соответствии с ГОСТ 27674-88 установлены следующие виды изнашивания в машинах.

    Механическое изнашивание — это изнашивание в результате механических воздействий. Этот вид изнашивания подразделяется на абразивное, гидроабразивное (газоабразивное), гидроэрозионное (газоэрозионное), кавитационное, усталостное, при заедании и при фреттинге.

    Абразивное изнашивание — это процесс микропластических деформаций и резания металла твердыми абразивными частицами, находящимися между поверхностями трения, а также в результате непосредственного контактирования с абразивной средой (рабочие органы сельскохозяйственных, мелиоративных и строитель-ных машин, детали ходовой части гусеничных машин и др.).

    Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание — результат действия твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе) и перемещающихся относительно поверхности детали. Этот вид изнашивания характерен для деталей водяных и масляных насосов, гидроусилителей, гидроприводов тормозных систем и др.

    Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание — это эрозионное изнашивание в результате действия (трения) потока жидкости (газа) о металл. Этому виду изнашивания подвергаются детали системы охлаждения, системы вентиляции и т. п.

    Усталостное изнашивание — механическое изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя. Под действием больших удельных повторно-переменных нагрузок, превышающих предел текучести металла, появляются микротрещины, которые развиваются и приводят к усталостному отслаиванию и выкрашиванию частиц металла. Усталостное изнашивание проявляется на поверхностях подшипников качения, зубьев шестерен и т. п.).

    Кавитационное изнашивание — механическое изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создает местное высокое удельное давление или температуру, под действием которых происходит разрушение поверхности. Этому виду изнашивания подвержены наружные поверхности гильз цилиндров, стенки рубашки охлаждения, лопасти водяных насосов и т. п.

    Изнашивание при заедании — результат схватывания микронеровностей сопрягаемых поверхностей, глубинного вырывания материала и его переноса с одной поверхности на другую. Особенно подвержены этому изнашиванию тяжел она груже нн ые детали (шейки коленчатых и распределительных валов, поршни и т. п.).

    Изнашивание при фреттинге возникает в соприкасающихся поверхностях при малых колебательных относительных перемещениях. Этому виду изнашивания подвержены кольца шарико- и роликоподшипников, поверхности деталей при ослаблении резьбовых соединений и т. п.

    Изнашивание при действии электрического тока называют электроэрозионным. Оно происходит в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока (электроды свечи, контакты прерывателя — распределителя, клеммы электроприборов и т. п.).

    Коррозионно-механическое изнашивание происходит в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой. Это изнашивание подразделяется на окислительное и изнашивание при фретгинг-коррозии.

    Окислительное изнашивание характеризуется тем, что основное влияние иа изнашивание имеет химическая реакция металла с кислородом или окислительной средой. Проявляется этот вид изнашивания у деталей подвижных сопряжений, на поверхности которых образуется твердая пленка окислов. При трении происходит выкрашивание пластически недеформируемых хрупких окислов.

    Изнашивание при фретпитг-коррозии возникает при трении скольжения с очень малыми колебательными относительными перемещениями. При ударах и вибрации происходит интенсив- вое окисление соприкасающихся поверхностей вследствие резкой активации шгастически деформируемого металла. В результате на рабочих поверхностях в местах контакта появляется резко выраженное разрушение.

    Изнашиванию при фретгинг-коррозии подвергаются посадочные поверхности подшипников качения, болтовые и заклепочные соединения рам и другие детали.

    Читайте также:  Обжим и распиновка Ethernet кабеля (витой пары) для сети и интернета обжимка 8 и 4 жил, прямой и пер
  • Ссылка на основную публикацию
    Средний танк Т-55 Энциклопедия военной техники
    Т-55 - Советский средний танк 1958-1979 гг Т-55 – это советский средний танк на базе Т-54, использовавшийся во многих странах...
    Солнечный водонагреватель
    Солнечный водонагреватель своими руками как изготовить самодельную установку На сегодняшний день современные технологии и материалы позволяют использовать альтернативные источники энергии...
    Соляная Кислота формула, плотность, цена, с чем реагирует
    Соляная кислота - Её свойства, воздействие на человека Соляная кислота – вещество неорганического происхождения. Относится к списку очень сильных кислот....
    Средства видеофиксации нарушений ПДД — 3 — Правовые вопросы — Caddy Club
    Метрологическая поверка комплексов фотовидеофиксации Метрологическая служба ООО «СитиПлан» (далее МС) является самостоятельной правовой единицей, имеющей достаточные ресурсы для деятельности в...
    Adblock detector