Slitasjetyper: klassifisering og slitasjeegenskaper

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Slitasje forstås som gradvis ødeleggelse av friksjonsflatene til forskjellige par. Det finnes mange typer slitasje. De skyldes ulike årsaker. Men de har alle en ting til felles - partiklene er separert fra grunnmaterialet. Dette fører til en forstyrrelse i driften av mekanismene, og kan i andre tilfeller forårsake sammenbrudd. Hullene i leddene øker, landingene begynner å slå som et resultat av dannelsen av et betydelig tilbakeslag. Denne artikkelen diskuterer hovedtypene for slitasje, gir deres egenskaper og generell klassifisering.

Funksjoner av slipende slitasje

Et slipemiddel er et fint spredt materiale av naturlig eller kunstig opprinnelse, med en betydelig hardhet tilstrekkelig til å ripe opp andre mindre harde materialer.

Type overflateslitasje, der det er en ødeleggelse av strukturen og integriteten til overflatelaget nårinteraksjon med faste mikropartikler kalles slipemiddel. Det bør oppheves at for denne typen ødeleggelse må friksjonshastigheten være svært betydelig (flere meter per sekund). Selv ved langvarig drift skjer ødeleggelse selv ved lavere hastigheter og klemkrefter.

Rollen til slipende stoffer kan være både faste gjenstander (faste faser av stål og legeringer) og bevegelige fremmede partikler som har f alt inn i kontaktsonen til gnideflater (sand, støv og andre).

Følgende faktorer påvirker mengden av slipende slitasje og dens intensitet:

• opprinnelsesarten til abrasive partikler;
• mekanisme driftsmiljø (grad av aggressivitet);
• materialegenskaper for friksjonspar;
• impact loads;
• temperaturindikatorer og mange andre.

Sliping med harde partikler (korn)

Denne typen mekanisk slitasje oppstår når slipekorn kommer i kontakt med metall eller annet materiale. Hardhetsindeksen til slike partikler overskrider betydelig hardhetsindeksen til selve metallet. Dette fører til deformasjon av materialer av friksjonspar, forekomst av utmattingsspenninger og overflateslitasje.

Hvis mekanismen fungerer under forhold med hyppige vekslende belastninger, forsterkes effekten av de skadelige effektene av slipemidlet. I dette tilfellet etterlater slipepartikkelen ikke bare merker, men også bulker på metalloverflaten.

Med en økning i andelen av slipestoffet, vilabrasiv slitasje. Slipepartiklene er veldig harde, men samtidig sprø. Derfor kan store kropper slipes til mindre.

Funksjoner ved oksidativ slitasje

Denne typen slitasje oppstår når en løs oksidfilm vises på overflaten av gnidningsdeler, som raskt fjernes fra overflaten som følge av friksjon. De fleste ingeniørmaterialer har en tendens til å oksidere i luft ved høye temperaturer. Derfor er mekanismer som fungerer uten smøring og uten kjølesystem utsatt for denne typen slitasje på deler.

Jo større ødeleggelseshastigheten for oksidfilmen er og jo større hastigheten på dannelsen er, jo mer intens slitasje på overflatene.

Denne typen slitasje er typisk for hengslede og boltede ledd, ulike opphengsmekanismer, og faktisk for alle enheter som opererer uten smøring.

Med økningen i friksjonshastigheten øker temperaturen på gnideflatene. Dette fører til intensivering av destruktive prosesser. En økning i sjokkbelastninger har en lignende effekt.

Slitasje på grunn av plastisk deformasjon

Denne typen slitasje på maskindeler er typisk for høyt belastede enheter. Dens essens ligger i å endre de geometriske formene til produktet under påvirkning av betydelige belastninger.

Det er mest typisk for kile- og splineforbindelser, samt gjenger, pinner og så videre.

Lignendedeformasjoner kan også forekomme i girledd. Og de trenger ikke være raske. Belastning er nøkkelfaktoren her.

Ofte oppstår slike deformasjoner på skinnene og hjulene til det rullende materiellet. For å forebygge er det nødvendig å organisere rettidig forebygging og undersøkelse av strukturelle elementer.

Slitasje på grunn av avslag

Den presenterte klassifiseringen av slitasjetyper vil ikke være fullstendig hvis vi mister den såk alte slitasjen av syne som følge av flis. Dens essens er som følger. Under alvorlige (kanskje til og med ekstreme) driftsforhold gjennomgår overflatelagene av gnidningsdeler strukturelle og fasetransformasjoner. Årsakene i forskjellige tilfeller er forhøyede temperaturer, varme- og kjøleforhold, høyt trykk og andre. Egenskapene til de resulterende lagene skiller seg betydelig fra egenskapene til det originale materialet. Som regel er disse fasene sprø og går i stykker under belastning.

Dermed dannes karakteristiske hvite striper på stål og støpejern under friksjon uten smøring. Disse områdene kan ikke etses selv med en løsning av salpeter- eller flussyre i alkohol. Spesialister innen metallvitenskap kaller denne formasjonen et hvitt lag. Den har en ganske høy Rockwell-hardhet og er veldig sprø. Ett laboratorium utførte fase- og strukturanalyse av det hvite laget. Det viste seg at det er en mekanisk blanding av martensitt og sementitt. Den inneholder også en liten mengde ferritt. Den siste tingen i det hele tattliten og den kan ikke redusere hardheten.

Dannelsen (syntesen) av dette stoffet er ledsaget av tilsynekomsten av skadelige indre strekk- og trykkkrefter. Når vektorene for indre spenninger faller sammen med ytre belastninger på delen, dannes det små sprekker på overflaten i området til det hvite laget. Disse mikrosprekkene er spenningskonsentratorer og akkumulatorer, noe som fører til sprø brudd på produktet som helhet.

Wearing by Fetting Corrosion

Denne prosessen skjer på overflater som er i nær kontakt med hverandre. Årsaken er svingninger. Det skal bemerkes at materialene til kroppene til friksjonsparet kan være svært forskjellige (metall-metall eller ikke-metall-metall).

Dette fenomenet oppstår allerede ved minimale forskyvninger av kropper (omtrent 0,025 mikrometer).

Som et resultat av svingninger oppstår korrosjonssentre på overflatene, som vokser og fører til ødeleggelse av overflatelaget.

Wear by vibratory cavitation

Denne typen slitasje oppstår når produktene opererer i et flytende medium. Selv om det også kan oppstå når en væskestråle treffer en del av en maskin eller mekanisme. Fysikken i prosessen er som følger. Væsketrykket ved fasegrensen (mellom væske og faststoff) synker, noe som fører til at det oppstår såk alte kavitasjonsbobler. Intensiteten til denne slitasjen avhenger av luftinnholdet i væsken og av det ytre trykket.

En lydvibrasjon kan tjene som en katalysator. Spesielt skadelig i dette tilfellet er vibrasjoner av ultralydspekteret. Svært ofte oppstår et slikt skadelig fenomen i de gnidende delene av forbrenningsmotorer. Forskning viser at sonisk kavitasjon slites ut tre til fire ganger raskere enn friksjon.

Slitasje på grunn av termiske sprekker

Dette problemet er typisk for hjulene til jernbanevogner og lokomotiver. Under togets bevegelse må føreren ofte bremse ned. Dette gjør at hjulene sklir og blir varme. Når du øker hastigheten, avkjøles gnideflaten ganske raskt. Slik termisk sykling fører til dannelse av mange sprekker på overflaten av hjulet. Dette fremskynder slitasjen av produktet betydelig. For tiden brukes spesiallegerte stål til produksjon av jernbanehjul. Men tidligere stål av ordinær kvalitet ble brukt. Gamle hjul brukes fortsatt på mange tog i dag, så dette problemet er fortsatt aktuelt.

Måter å håndtere termiske sprekker

Det mest effektive tiltaket for å bekjempe termiske sprekker vil være å gi intensiv kjøling. Spesialoljer og fett kan brukes til dette. Når det gjelder toghjul er dette tiltaket av åpenbare grunner ikke egnet. I dette tilfellet kan du spille på den kjemiske sammensetningen av materialet og velge en mer gunstig stålkvalitet fra dette synspunktet. Visse kvaliteter av legert stål har en lav ekspansjonskoeffisient. Og denne egenskapen kan med fordel brukes.

Noenerosjonsslitasjefunksjoner

Med tanke på typer friksjon og slitasje kan vi ikke miste den såk alte erosjonsslitasjen av syne. Enkelt sagt er dette ødeleggelse av overflater under påvirkning av miljøet.

I ingeniørfag refererer dette konseptet til ødeleggelse av overflatene til maskindeler og mekanismer under påvirkning av miljøfaktorer. Slike påvirkningsfaktorer inkluderer luft- og væskestrømmer, damp eller forskjellige gasser. Årsaken til slitasje er som før friksjon. Bare i dette tilfellet virker ikke slipende partikler, men gass- eller væskemolekyler på overflaten.

Mikrosprekker vises under denne prosessen. Molekyler av væske og damp under høyt trykk trenger inn i dem og bidrar til ødeleggelse av alle overflatelag av produkter.

Væske eller damp kan også inneholde slipende partikler i suspensjon. I dette tilfellet vil en slik blanding forårsake slitasje-erosiv ødeleggelse og slitasje.

Tretthetsslitasje og dens egenskaper

Slitasje- og geometribrudd er svært forskjellige. Mange problemer for designingeniører og mekaniske ingeniører er forårsaket av utmattelsesskaling av overflater på deler. Denne "plagen" er veldig lumsk. Fenomenet med utmattelsesskaling oppstår i deler som opererer i lang tid under forhold med vekslende belastninger. Dette er en karakteristisk "sykdom" i girleddene.

Denne typen slitasje er ledsaget av initiering av sprekker på overflaten og deres penetreringdypt inn i produktet. Et helt nettverk av slike mikrosprekker vises på et ubetydelig overflateareal. Under påvirkning av trykk og temperaturer flasser små forskjellige metallbiter av fra hoveddelen og faller av. En viktig rolle i denne prosessen spilles av smøremiddel (olje), som trenger inn i mikrosprekker og fremmer ødeleggelse.