Механическое и з н а ш и в а н ие .

Механическим изнашиванием называют разру­шение поверхности детали в результате - взаимодействия с твердыми частицами при взаимном перемещении с некоторой относительной скоростью. Это рас­пространенный вид повреждения поверхностей деталей транспортных, дорожных, сельскохозяйственных, горных и других машин, работающих в технологических средах, содержащих абразивные частицы.

Механическое изнашивание является ре­зультатом срезания и пластического де­формирования шероховатостей твердыми посторонними частицами при относитель­ном перемещении сопряженных поверхнос­тей. Частицы (разрушающие тела) явля­ются обычно минеральными и имеют не­металлические атомные связи, что и обус­ловливает сравнительную простоту физи­ческих процессов этого вида изнашива­ния. Отделение частиц осуществляется при одно- или многократном воздействии абра­зивного тела. В результате износ идет в форме процесса микрорезания либо в виде усталостного повреждения (малоциклово­го — при упругопластическом деформиро­вании, собственно усталостного — при многоцикловом воздействии).

Для уменьшения изнашивания снижают уровень абразивного воздействия, повы­шают поверхностную твердость материа­лов деталей (закалкой, поверхностным пластическим деформированием и т. п.).

Молекулярно - механическое изнашивание. Оно происходит при высоких контактных напряжениях в зоне сопряжения деталей из однородных ма­териалов (зубчатых и гиперболоидных пе­редач, резьбовых соединений и др.). Начинается с локального пластического деформирования и разрушения окисных пленок на отдельных участках поверх­ности контакта, а заканчивается молеку­лярным сцеплением — контактной сваркой (схватыванием) материала этих участков деталей и последующим разрушением зон сварки при относительном движении.

Процесс развития повреждений трущих­ся поверхностей деталей вследствие схва­тывания называют заеданием.

Образование зон сварки обусловлено переносом частиц одного металла на другой. Эти связи могут быть прочнее внутренних связей в металле.

Обычно повышенная склонность к схва­тыванию обнаруживается в контакте дета­лей из коррозионно-стойких, кислотоупор­ных и жаропрочных сталей и сплавов. Эти стали, стойкие к окислению, обра­зуют более слабые и тонкие оксидные пленки, а также хуже адсорбируют на своей поверхности молекулярные пленки других веществ. В результате средние контактные напряжения схватывания для таких сталей и сплавов в 7—10 раз ниже, чем для углеродистых сталей, и состав­ляют иногда 20—25 МПа.

Интенсивность схватывания увеличива­ется с ростом контактных напряжений (давлений), скорости относительного пере­мещения, температуры в зоне контакта и других факторов.

Подбором материалов деталей пар тре­ния можно повысить предельное контакт­ное напряжение и стойкость к схватыва­нию. Обычно лучшие антифрикционные свойства в сравнении с другими сталями имеют стали, содержащие кремний, так как он способствует улучшению этих свойств.

Наиболее эффективными средствами предотвращения заедание являются смазочные материалы, а также покрытия в виде окисных пленок.

Коррозионно-механическое изнашивание распространено в маши­нах и аппаратах, в которых трущиеся детали вступают в химическое взаимодействие со средой, например, воздухом, разрушение поверхности трения деталей происходит под действием двух одновре­менно протекающих процессов: коррозии и механического изнашивания При вибрациях деталей, контактирую­щих без смазочного материала, в результа­те которых происходят небольшие цикли­ческие взаимные смещения (от 0,025 до 2,5 мм) хотя бы части поверхности кон­такта, коррозионно-механическое изнаши­вание протекает в форме фреттинг-коррозии (от английского слова fret — под­тачивать). При этом на небольших пло­щадках образуются мелкие ямки и про­дукты коррозии в виде налета, пятен и порошка от светло – до темно-корич­невого цвета. Продукты износа не удаля­ются из зоны контакта и превращаются в абразивные частицы.

Процесс окисления непрерывен на воз­духе, поэтому разрушение носит прогрес­сирующий характер. Фреттинг-коррозия способствует разрушению заклепочных, прессовых, резьбовых, шлицевых и шпо­ночных соединений. Этому виду изнаши­вания подвержены детали в парах трения из углеродистых и коррозионностой­ких сталей, сталей и алюминиевых спла­вов и т. п. Наиболее эффектив­ный способ борьбы с этим видом изна­шивания — уменьшение относительных смещений.

Для защиты от фреттинг-коррозии ис­пользуют различные методы поверхност­ного упрочнения зон контакта, наносят мягкие гальванические покрытия, напыляют тефлоновые и резиновые пленки и т. п.

Смазочный материал (смазки, масла и и др.) должен уменьшать коэффициент трения и препятствовать образованию металлического контакта и точечного сваривания. Качество смазки зависит от прочностных свойств граничного слоя, которым определяются в основном природой смазочного

материала и адгезией. Смазочные материалы с малой и среднем химической активностью (масло МС-7И индустриальное и др.) лишь незначительно повышают напряжения схватывания. Существенно лучшими антифрикционными свойствами обладают смазочные материалы фторуглеродной группы (№ 8, ЗФ,1 ВНИИНП-282 и др.) и особенно смазочные материалы на основе дисульфида молибдена. Последний образует на поверхностях контакта сплошные пленки и препятствует образованию “мостиков сварки”. Толщина слоя дисульфида молибдена обычно составляет 100 Нм, смазочноя стойкость его высока, и он способен выдерживать высокие давления. Дисульфид молибдена в твердом виде часто применяют в качестве единствен­ного смазочного материала для сопряжений, работающих при очень низких и высоких температурах, а также при низких давлениях.

Эффективным средством предотвраще­ния схватывания являются различ-ные покрытия и окисные пленки. Покрытия долж­ны быть более мягкими, чем материал деталей, и должны деформироваться без разрушения пленки. Наряду со стандартными покрытиями (цинковым с хроматированием, кадмиевым с хроматированием, фосфатным, медным и др.) используют металлические покрытия (кобальтом, индием, сурьмой и т. п.). Для предупреждения схватывания повы­шают поверхностную прочность (твер­дость) деталей, ограничивают контактные напряжения и скорость относительного перемещения.