Τύποι φθοράς: ταξινόμηση και χαρακτηριστικά φθοράς

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Φθορά νοείται ως η σταδιακή καταστροφή των επιφανειών τριβής διαφόρων ζευγών. Υπάρχουν πολλά είδη φθοράς. Οφείλονται σε διάφορους λόγους. Αλλά όλα έχουν ένα κοινό χαρακτηριστικό - τα σωματίδια διαχωρίζονται από το βασικό υλικό. Αυτό οδηγεί σε διαταραχή στη λειτουργία των μηχανισμών και σε άλλες περιπτώσεις μπορεί να προκαλέσει βλάβη τους. Τα κενά στις αρθρώσεις αυξάνονται, οι προσγειώσεις αρχίζουν να χτυπούν ως αποτέλεσμα του σχηματισμού σημαντικής αντίδρασης. Αυτό το άρθρο εξετάζει τους κύριους τύπους φθοράς, δίνει τα χαρακτηριστικά και τη γενική τους ταξινόμηση.

Χαρακτηριστικά λειαντικής φθοράς

Ένα λειαντικό είναι ένα λεπτό διασκορπισμένο υλικό φυσικής ή τεχνητής προέλευσης, με σημαντική σκληρότητα επαρκή για να χαράξει άλλα λιγότερο σκληρά υλικά.

Τύπος επιφανειακής φθοράς, κατά την οποία υπάρχει καταστροφή της δομής και της ακεραιότητας του επιφανειακού στρώματος ότανΗ αλληλεπίδραση με στερεά μικροσωματίδια ονομάζεται λειαντική. Θα πρέπει να ακυρωθεί ότι για αυτού του είδους την καταστροφή, η ταχύτητα τριβής πρέπει να είναι πολύ σημαντική (αρκετά μέτρα ανά δευτερόλεπτο). Αν και με παρατεταμένη λειτουργία, η καταστροφή συμβαίνει ακόμη και σε χαμηλότερες ταχύτητες και δυνάμεις σύσφιξης.

Ο ρόλος των λειαντικών ουσιών μπορεί να είναι τόσο σταθερά αντικείμενα (στερεές φάσεις χάλυβα και κράματα) όσο και κινούμενα ξένα σωματίδια που έχουν πέσει στη ζώνη επαφής των επιφανειών τριβής (άμμος, σκόνη και άλλα).

Οι ακόλουθοι παράγοντες επηρεάζουν την ποσότητα της φθοράς του λειαντικού και την έντασή του:

• φύση προέλευσης των λειαντικών σωματιδίων;
• περιβάλλον λειτουργίας μηχανισμού (βαθμός επιθετικότητας);
• ιδιότητες υλικού των ζευγών τριβής;
• φορτώσεις αντίκτυπου;
• δείκτες θερμοκρασίας και πολλοί άλλοι.

Γράψιμο με σκληρά σωματίδια (κόκκοι)

Αυτός ο τύπος μηχανικής φθοράς συμβαίνει όταν λειαντικοί κόκκοι έρχονται σε επαφή με μέταλλο ή άλλο υλικό. Ο δείκτης σκληρότητας τέτοιων σωματιδίων υπερβαίνει σημαντικά τον δείκτη σκληρότητας του ίδιου του μετάλλου. Αυτό οδηγεί σε παραμόρφωση υλικών ζευγών τριβής, εμφάνιση τάσεων κόπωσης και επιφανειακή τριβή.

Εάν ο μηχανισμός λειτουργεί υπό συνθήκες συχνών εναλλασσόμενων φορτίων, τότε ενισχύεται η επίδραση των βλαβερών επιπτώσεων του λειαντικού. Σε αυτή την περίπτωση, το λειαντικό σωματίδιο δεν αφήνει μόνο σημάδια, αλλά και βαθουλώματα στη μεταλλική επιφάνεια.

Με αύξηση του κλάσματος της λειαντικής ουσίας, τολειαντική φθορά. Τα λειαντικά σωματίδια είναι πολύ σκληρά, αλλά ταυτόχρονα εύθραυστα. Επομένως, τα μεγάλα σώματα μπορούν να αλέσουν σε μικρότερα.

Χαρακτηριστικά οξειδωτικής φθοράς

Αυτός ο τύπος φθοράς συμβαίνει όταν εμφανίζεται ένα χαλαρό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια των τριβόμενων εξαρτημάτων, το οποίο απομακρύνεται γρήγορα από την επιφάνεια ως αποτέλεσμα τριβής. Τα περισσότερα υλικά μηχανικής τείνουν να οξειδώνονται στον αέρα σε υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, μηχανισμοί που λειτουργούν χωρίς λίπανση και χωρίς σύστημα ψύξης υπόκεινται σε αυτού του είδους τη φθορά των εξαρτημάτων.

Όσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός καταστροφής του φιλμ οξειδίου και όσο μεγαλύτερος ο ρυθμός σχηματισμού του, τόσο πιο έντονη είναι η φθορά των επιφανειών.

Αυτός ο τύπος φθοράς είναι τυπικός για αρθρώσεις με μεντεσέδες και βίδες, διάφορους μηχανισμούς ανάρτησης και μάλιστα για όλες τις μονάδες που λειτουργούν χωρίς λίπανση.

Με την αύξηση της ταχύτητας τριβής, η θερμοκρασία των επιφανειών τριβής αυξάνεται. Αυτό οδηγεί στην εντατικοποίηση των καταστροφικών διεργασιών. Παρόμοιο αποτέλεσμα έχει και η αύξηση των κρουστικών φορτίων.

Φθορά λόγω πλαστικής παραμόρφωσης

Αυτός ο τύπος φθοράς εξαρτημάτων μηχανής είναι τυπικός για μονάδες με υψηλό φορτίο. Η ουσία του έγκειται στην αλλαγή των γεωμετρικών σχημάτων του προϊόντος υπό την επίδραση σημαντικών φορτίων.

Είναι πιο τυπικό για συνδέσεις με κλειδί και σχισμή, καθώς και για νήματα, καρφίτσες και ούτω καθεξής.

Παρόμοιοπαραμορφώσεις μπορούν επίσης να συμβούν σε αρθρώσεις γραναζιών. Και δεν χρειάζεται να είναι γρήγοροι. Το φορτίο είναι ο βασικός παράγοντας εδώ.

Συχνά τέτοιες παραμορφώσεις εμφανίζονται στις ράγες και τους τροχούς του τροχαίου υλικού. Για την πρόληψη, είναι απαραίτητο να οργανωθεί έγκαιρα η πρόληψη και η εξέταση των δομικών στοιχείων.

Φθορά λόγω σπασίματος

Η παρουσιαζόμενη ταξινόμηση των τύπων φθοράς δεν θα είναι πλήρης εάν παραβλέψουμε τη λεγόμενη φθορά ως αποτέλεσμα θρυμματισμού. Η ουσία του είναι η εξής. Κάτω από σοβαρές (ίσως και ακραίες) συνθήκες λειτουργίας, τα επιφανειακά στρώματα των τριβόμενων εξαρτημάτων υφίστανται δομικούς μετασχηματισμούς και μετασχηματισμούς φάσης. Οι λόγοι σε διαφορετικές περιπτώσεις είναι υψηλές θερμοκρασίες, συνθήκες θέρμανσης και ψύξης, υψηλή πίεση και άλλα. Οι ιδιότητες των στρωμάτων που προκύπτουν διαφέρουν σημαντικά από αυτές του αρχικού υλικού. Κατά κανόνα, αυτές οι φάσεις είναι εύθραυστες και σπάνε υπό φορτίο.

Έτσι, σχηματίζονται χαρακτηριστικές λευκές ρίγες σε χάλυβα και χυτοσίδηρο κατά την τριβή χωρίς λίπανση. Αυτές οι περιοχές δεν μπορούν να χαραχθούν ακόμη και με διάλυμα νιτρικού ή υδροφθορικού οξέος σε αλκοόλη. Οι ειδικοί στον τομέα της επιστήμης των μετάλλων αποκαλούν αυτόν τον σχηματισμό λευκό στρώμα. Έχει αρκετά υψηλή σκληρότητα Rockwell και είναι πολύ εύθραυστο. Ένα εργαστήριο πραγματοποίησε φάση και δομική ανάλυση του λευκού στρώματος. Αποδείχθηκε ότι πρόκειται για ένα μηχανικό μείγμα μαρτενσίτη και τσιμενίτη. Περιέχει επίσης μικρή ποσότητα φερρίτη. Το τελευταίο πράγμα σε αυτό καθόλουμικρό και δεν μπορεί να μειώσει τη σκληρότητα.

Ο σχηματισμός (σύνθεση) αυτής της ουσίας συνοδεύεται από την εμφάνιση επιβλαβών εσωτερικών δυνάμεων εφελκυσμού και συμπίεσης. Όταν οι φορείς των εσωτερικών τάσεων συμπίπτουν με εξωτερικά φορτία στο τμήμα, σχηματίζονται μικρές ρωγμές στην επιφάνειά του στην περιοχή του λευκού στρώματος. Αυτές οι μικρορωγμές είναι συγκεντρωτές τάσεων και συσσωρευτές, οι οποίοι οδηγούν σε εύθραυστη θραύση του προϊόντος στο σύνολό του.

Φορά από διάβρωση

Αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε επιφάνειες που βρίσκονται σε στενή επαφή μεταξύ τους. Ο λόγος είναι οι διακυμάνσεις. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα υλικά των σωμάτων του ζεύγους τριβής μπορεί να είναι πολύ διαφορετικά (μέταλλο-μέταλλο ή μη μέταλλο-μέταλλο).

Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται ήδη σε ελάχιστες μετατοπίσεις σωμάτων (περίπου 0,025 μικρόμετρα).

Σαν αποτέλεσμα των διακυμάνσεων εμφανίζονται στις επιφάνειες κέντρα διάβρωσης, τα οποία μεγαλώνουν και οδηγούν στην καταστροφή του επιφανειακού στρώματος.

Φορέστε με δονητική σπηλαίωση

Αυτός ο τύπος φθοράς συμβαίνει όταν τα προϊόντα λειτουργούν σε υγρό μέσο. Αν και μπορεί επίσης να συμβεί όταν ένας πίδακας υγρού χτυπήσει ένα μέρος μιας μηχανής ή ενός μηχανισμού. Η φυσική της διαδικασίας είναι η εξής. Η πίεση του υγρού στο όριο φάσης (μεταξύ υγρού και στερεού) πέφτει, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση των λεγόμενων φυσαλίδων σπηλαίωσης. Η ένταση αυτής της φθοράς εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε αέρα στο υγρό και από την εξωτερική πίεση.

Μια ηχητική δόνηση μπορεί να χρησιμεύσει ως καταλύτης. Ιδιαίτερα επιβλαβείς σε αυτή την περίπτωση είναι οι δονήσεις του φάσματος υπερήχων. Πολύ συχνά, ένα τέτοιο επιβλαβές φαινόμενο εμφανίζεται στα τριβόμενα μέρη των κινητήρων εσωτερικής καύσης. Η έρευνα δείχνει ότι η ηχητική κοιλότητα φθείρεται τρεις έως τέσσερις φορές πιο γρήγορα από την τριβή.

Φθορά λόγω θερμικής ρωγμής

Αυτό το πρόβλημα είναι χαρακτηριστικό για τους τροχούς των σιδηροδρομικών αυτοκινήτων και μηχανών. Κατά τη διάρκεια της κίνησης του τρένου, ο μηχανοδηγός συχνά πρέπει να επιβραδύνει. Αυτό προκαλεί την ολίσθηση και τη θέρμανση των τροχών. Όταν αυξάνεται η ταχύτητα, η επιφάνεια τριβής ψύχεται αρκετά γρήγορα. Ένας τέτοιος θερμικός κύκλος οδηγεί στο σχηματισμό πολλών ρωγμών στην επιφάνεια του τροχού. Αυτό επιταχύνει σημαντικά τη φθορά του προϊόντος. Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται ειδικοί κραματοποιημένοι χάλυβες για την παραγωγή τροχών σιδηροδρόμων. Αλλά παλαιότερα χρησιμοποιήθηκε χάλυβας συνήθους ποιότητας. Οι παλιοί τροχοί εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε πολλά τρένα σήμερα, επομένως αυτό το πρόβλημα εξακολουθεί να ισχύει.

Τρόποι αντιμετώπισης θερμικών ρωγμών

Το πιο αποτελεσματικό μέτρο για την καταπολέμηση των θερμικών ρωγμών θα είναι η παροχή εντατικής ψύξης. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικά λάδια και γράσα για αυτό. Στην περίπτωση των τροχών του τρένου, αυτό το μέτρο, για προφανείς λόγους, δεν είναι κατάλληλο. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να παίξετε με τη χημική σύνθεση του υλικού και να επιλέξετε μια πιο ευνοϊκή ποιότητα χάλυβα από αυτή την άποψη. Ορισμένες ποιότητες κραματοποιημένων χάλυβων έχουν χαμηλό συντελεστή διαστολής. Και αυτή η ιδιότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί επωφελώς.

Μερικάχαρακτηριστικά φθοράς διάβρωσης

Λαμβάνοντας υπόψη τους τύπους τριβής και φθοράς, δεν μπορούμε να παραβλέπουμε τη λεγόμενη φθορά διάβρωσης. Με απλά λόγια, πρόκειται για την καταστροφή επιφανειών υπό την επίδραση του περιβάλλοντος.

Στη μηχανική, αυτή η έννοια αναφέρεται στην καταστροφή των επιφανειών των εξαρτημάτων της μηχανής και των συγκροτημάτων μηχανισμών υπό την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων. Τέτοιοι παράγοντες επιρροής περιλαμβάνουν ροές αέρα και υγρών, ατμό ή διάφορα αέρια. Η αιτία της φθοράς είναι, όπως και πριν, η τριβή. Μόνο σε αυτήν την περίπτωση, δεν δρουν λειαντικά σωματίδια, αλλά μόρια αερίου ή υγρού στην επιφάνεια.

Μικρορωγμές εμφανίζονται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Μόρια υγρού και ατμού υπό υψηλή πίεση διεισδύουν σε αυτά και συμβάλλουν στην καταστροφή όλων των επιφανειακών στρωμάτων των προϊόντων.

Το υγρό ή ο ατμός μπορεί επίσης να περιέχουν λειαντικά σωματίδια σε εναιώρημα. Σε αυτή την περίπτωση, ένα τέτοιο μείγμα θα προκαλέσει λειαντική-διαβρωτική καταστροφή και φθορά.

Φθορά κόπωσης και τα χαρακτηριστικά της

Οι τύποι φθοράς και οι παραβιάσεις της γεωμετρίας είναι πολύ διαφορετικοί. Πολλά προβλήματα για τους μηχανικούς σχεδιασμού και τους μηχανολόγους μηχανικούς προκαλούνται από το ξεφλούδισμα της κόπωσης των επιφανειών των εξαρτημάτων. Αυτή η «ασθένεια» είναι πολύ ύπουλη. Το φαινόμενο του ξεφλουδίσματος της κόπωσης εμφανίζεται σε μέρη που λειτουργούν για μεγάλο χρονικό διάστημα υπό συνθήκες εναλλασσόμενων φορτίων. Αυτή είναι μια χαρακτηριστική «ασθένεια» των αρθρώσεων του γραναζιού.

Αυτό το είδος φθοράς συνοδεύεται από την έναρξη ρωγμών στην επιφάνεια και τη διείσδυσή τουςβαθιά μέσα στο προϊόν. Ένα ολόκληρο δίκτυο τέτοιων μικρορωγμών εμφανίζεται σε μια ασήμαντη επιφάνεια. Υπό την επίδραση πιέσεων και θερμοκρασιών, μικρά ανόμοια κομμάτια μετάλλου ξεφλουδίζουν από το κύριο σώμα και πέφτουν. Σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία παίζει το λιπαντικό (έλαιο), το οποίο διεισδύει σε μικρορωγμές και προάγει την καταστροφή.