Typer av slitage: klassificering och egenskaper för slitage

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Slitage förstås som den gradvisa förstörelsen av friktionsytorna hos olika par. Det finns många typer av slitage. De beror på olika orsaker. Men de har alla en sak gemensamt - partiklarna separeras från basmaterialet. Detta leder till ett avbrott i mekanismernas funktion och kan i andra fall orsaka deras sammanbrott. Mellanrummen i lederna ökar, landningarna börjar slå som ett resultat av bildandet av ett betydande motreaktion. Den här artikeln diskuterar de viktigaste typerna av slitage, ger deras egenskaper och allmänna klassificering.

Slipande slitage

Ett slipmedel är ett fint dispergerat material av naturligt eller artificiellt ursprung, med en betydande hårdhet som är tillräcklig för att repa andra mindre hårda material.

Typ av ytslitage, där det sker en förstörelse av ytskiktets struktur och integritet närinteraktion med fasta mikropartiklar kallas slipmedel. Det bör avbrytas att för denna typ av förstörelse måste friktionshastigheten vara mycket betydande (flera meter per sekund). Även vid långvarig drift sker förstörelse även vid lägre hastigheter och klämkrafter.

Slipande ämnens roll kan vara både fasta föremål (fasta faser av stål och legeringar) och rörliga främmande partiklar som har fallit in i kontaktzonen för gnidningsytor (sand, damm och andra).

Följande faktorer påverkar mängden slitage och dess intensitet:

• slipande partiklars ursprung;
• mekanismdriftsmiljö (grad av aggressivitet);
• materialegenskaper för friktionspar;
• påverkansladdningar;
• temperaturindikatorer och många andra.

Nötning med hårda partiklar (korn)

Denna typ av mekaniskt slitage uppstår när slipande korn kommer i kontakt med metall eller annat material. Hårdhetsindexet för sådana partiklar överstiger avsevärt hårdhetsindexet för själva metallen. Detta leder till deformation av material i friktionspar, förekomst av utmattningsspänningar och ytnötning.

Om mekanismen fungerar under förhållanden med frekventa alternerande belastningar, förstärks effekten av slipmedlets skadliga effekter. I det här fallet lämnar den slipande partikeln inte bara märken utan även bucklor på metallytan.

Med en ökning av andelen av det slipande ämnet,nötande slitage. De slipande partiklarna är mycket hårda, men samtidigt spröda. Därför kan stora kroppar slipas till mindre.

Funktioner av oxidativt slitage

Denna typ av slitage uppstår när en lös oxidfilm uppstår på ytan av gnidningsdelar, som snabbt avlägsnas från ytan till följd av friktion. De flesta tekniska material tenderar att oxidera i luft vid förhöjda temperaturer. Därför utsätts mekanismer som fungerar utan smörjning och utan kylsystem för denna typ av slitage på delar.

Ju större destruktionshastigheten för oxidfilmen är och ju högre hastigheten är för dess bildning, desto intensivare slits ytorna.

Denna typ av slitage är typiskt för gångjärns- och bultförband, olika upphängningsmekanismer och faktiskt för alla enheter som fungerar utan smörjning.

Med ökningen av friktionshastigheten ökar temperaturen på gnidningsytorna. Detta leder till att destruktiva processer intensifieras. En ökning av stötbelastningar har en liknande effekt.

Slitage på grund av plastisk deformation

Denna typ av slitage på maskindelar är typiskt för högt belastade enheter. Dess kärna ligger i att ändra produktens geometriska former under påverkan av betydande belastningar.

Det är mest typiskt för nyckel- och splinesanslutningar, såväl som gängor, stift och så vidare.

Liknandedeformationer kan även förekomma i kuggkopplingar. Och de behöver inte vara snabba. Belastning är nyckelfaktorn här.

Ofta dyker sådana deformationer upp på rälsen och hjulen på den rullande materielen. För att förebygga är det nödvändigt att organisera förebyggande och granskning av strukturella element i tid.

Slitage på grund av flisning

Den presenterade klassificeringen av slitagetyper kommer inte att vara fullständig om vi tappar det så kallade slitaget ur sikte till följd av flisning. Dess väsen är som följer. Under svåra (kanske till och med extrema) driftsförhållanden genomgår ytskikten av gnidningsdelar strukturella och fasomvandlingar. Orsakerna i olika fall är förhöjda temperaturer, uppvärmnings- och kylförhållanden, högt tryck och andra. Egenskaperna hos de resulterande skikten skiljer sig väsentligt från originalmaterialets. Som regel är dessa faser spröda och går sönder under belastning.

Således bildas karakteristiska vita ränder på stål och gjutjärn under friktion utan smörjning. Dessa områden kan inte etsas ens med en lösning av salpeter- eller fluorvätesyra i alkohol. Specialister inom området metallvetenskap kallar denna formation ett vitt lager. Den har en ganska hög Rockwell-hårdhet och är väldigt skör. Ett laboratorium utförde fas- och strukturanalys av det vita lagret. Det visade sig att det är en mekanisk blandning av martensit och cementit. Den innehåller också en liten mängd ferrit. Det sista i det överhuvudtagetliten och den kan inte minska hårdheten.

Bildandet (syntesen) av detta ämne åtföljs av uppkomsten av skadliga inre drag- och tryckkrafter. När vektorerna för inre spänningar sammanfaller med externa belastningar på delen, bildas små sprickor på dess yta i området för det vita lagret. Dessa mikrosprickor är spänningskoncentratorer och ackumulatorer, vilket leder till spröd brott på produkten som helhet.

Wearing by Fetting Corrosion

Denna process sker på ytor som är i nära kontakt med varandra. Orsaken är fluktuationer. Det bör noteras att materialen i friktionsparets kroppar kan vara mycket olika (metall-metall eller icke-metall-metall).

Detta fenomen inträffar redan vid minimala förskjutningar av kroppar (cirka 0,025 mikrometer).

Som ett resultat av fluktuationer uppstår korrosionscentra på ytorna, som växer och leder till att ytskiktet förstörs.

Wear by vibratory cavitation

Den här typen av slitage uppstår när produkterna används i flytande medium. Även om det också kan uppstå när en vätskestråle träffar en del av en maskin eller mekanism. Processens fysik är som följer. Vätsketrycket vid fasgränsen (mellan flytande och fast substans) sjunker, vilket leder till uppkomsten av så kallade kavitationsbubblor. Intensiteten av detta slitage beror på luftinnehållet i vätskan och på det yttre trycket.

En ljudvibration kan fungera som en katalysator. Speciellt skadliga i detta fall är vibrationer i ultraljudsspektrumet. Mycket ofta uppstår ett sådant skadligt fenomen i de gnidande delarna av förbränningsmotorer. Forskning visar att sonisk kavitation slits ut tre till fyra gånger snabbare än friktion.

Slitage på grund av termisk sprickbildning

Det här problemet är typiskt för hjulen på järnvägsvagnar och lok. Under tågets rörelse måste föraren ofta sakta ner. Detta gör att hjulen slirar och värms upp. När den ökar hastigheten kyls gnidningsytan ner ganska snabbt. Sådan termisk cykling leder till bildandet av många sprickor på hjulets yta. Detta påskyndar avsevärt slitaget på produkten. För närvarande används speciallegerade stål för tillverkning av järnvägshjul. Men tidigare stål av vanlig kvalitet användes. Gamla hjul används fortfarande på många tåg idag, så det här problemet är fortfarande relevant.

Sätt att hantera termiska sprickor

Den mest effektiva åtgärden för att bekämpa termiska sprickor kommer att vara att tillhandahålla intensiv kylning. Specialoljor och fetter kan användas för detta. När det gäller tåghjul är denna åtgärd av naturliga skäl inte lämplig. I det här fallet kan du spela på materialets kemiska sammansättning och välja en mer gynnsam stålkvalitet ur denna synvinkel. Vissa kvaliteter av legerat stål har en låg expansionskoefficient. Och den här egenskapen kan med fördel användas.

Någraerosionsslitagefunktioner

Med tanke på typerna av friktion och slitage kan vi inte tappa det så kallade erosionsslitaget ur sikte. Enkelt uttryckt är detta förstörelse av ytor under påverkan av miljön.

Inom ingenjörskonst syftar detta koncept på förstörelse av ytorna på maskindelar och mekanismer under påverkan av miljöfaktorer. Sådana påverkande faktorer inkluderar luft- och vätskeflöden, ånga eller olika gaser. Orsaken till slitaget är som tidigare friktion. Endast i detta fall verkar inte slipande partiklar, utan gas- eller vätskemolekyler på ytan.

Mikrosprickor uppstår under denna process. Molekyler av vätska och ånga under högt tryck tränger in i dem och bidrar till att förstöra alla ytskikt av produkter.

Vätska eller ånga kan också innehålla slipande partiklar i suspension. I det här fallet kommer en sådan blandning att orsaka nötande-erosiv förstörelse och slitage.

Trötthetsslitage och dess egenskaper

Typer av slitage och geometribrott är mycket olika. Många problem för konstruktionsingenjörer och maskiningenjörer orsakas av utmattningsspjälkning av delars ytor. Denna "åkomma" är mycket lömsk. Fenomenet med utmattningsspjälkning uppstår i delar som fungerar under lång tid under förhållanden med alternerande belastningar. Detta är en karakteristisk "sjukdom" i växellederna.

Denna typ av slitage åtföljs av initiering av sprickor på ytan och deras penetrationdjupt in i produkten. Ett helt nätverk av sådana mikrosprickor visas på en obetydlig yta. Under påverkan av tryck och temperaturer flagnar små disparata metallbitar från huvudkroppen och faller av. En viktig roll i denna process spelas av smörjmedel (olja), som tränger in i mikrosprickor och främjar förstörelse.