Усталостный износ: усталостный износ – это… Что такое усталостный износ?

alexxlab | 13.05.1978 | 0 | Разное

Содержание

усталостный износ – это… Что такое усталостный износ?

усталостный износ
[fatigue wear] — износ вследствие усталостного разрушения поверностного слоя материала при многократном действии нагрузки, приводящем к зарождению и распространению внутри сильно деформированного слоя трещин, преимущественно параллельных поверхности, которые вызывают отделение в форме тонких чешуек материала. Усталостный износ характерен для роликов (шариков) в подшипниках качения, железнодорожных колес и рельсов и т. п. Усталостный износ часто называют контактно-усталостным износом.
Смотри также:
— Износ
— линейный износ
— абразивный износ
— окислительный износ
— адгезионный износ

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг. Главный редактор Н.П. Лякишев. 2000.

Смотреть что такое “усталостный износ” в других словарях:

  • усталостный износ — Износ, вызванный усталостным изнашиванием, приводящим к усталостным трещинам и отделению частиц металла в зоне контакта. [http://sl3d.ru/o slovare.html] Тематики машиностроение в целом …   Справочник технического переводчика

  • Усталостный износ — Fatigue wear Усталостный износ. (1) Удаление отщепляющихся частиц в результате усталости, являющийся результатом циклических изменений напряжения. (2) Износ твердой поверхности, вызванный растрескиванием, являющимся результатом усталости… …   Словарь металлургических терминов

  • Износ (техника) — У этого термина существуют и другие значения, см. Износ (значения). Причины отказа механики Прогиб Коррозия Пластическая деформация Усталость материала Удар Трещина Плавление Износ Износ изменение размеров, формы, массы или состо …   Википедия

  • Износ — [wear] 1. Изменение размеров, формы или состояния поверхности образца или изделия вследствие разрушения поверхностного слоя, в частности при трении. Различают четыре главных механизма износа: абразивный износ и усталостное разрушение… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • ИЗНОС — изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении. И. изделий деталей машин, элементов строит. конструкций, частей одежды и др. зависит от условий трения… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • окислительный износ — [oxidation wear] износ удалением поверхностных слоев материала, образуют, в результате «трибохимических» реакций с окружающими веществами под действием тепловыделения при трении и активирования поверхности под действием механических нагрузок.… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • абразивный износ — [abrasive wear] износ, обусловленный царапающими и режущими твердыми частицами в зоне контакта. Если тело не является гомогенным или даже квазигомогенным, то общая износостойкость при абразивном износе определяется как средняя износостойкость… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • адгезионный износ — [adhesion wear] износ вследствие «прилипания» частиц трущихся поверхностей металлов. Условие адгезии тесное соприкосновение контртел металлическими поверностями, которые должны быть близкими к ювенальным; защитные слои должны отсутствовать или,… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • линейный износ — [linear wear] изменение размера изделия в направлении, перпендикулярном поверхности, подвергавшейся износу; Смотри также: Износ усталостный износ абразивный износ окислительный износ …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Fatigue wear — Fatigue wear. См. Усталостный износ. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) …   Словарь металлургических терминов

Усталостный износ – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Усталостный износ

Cтраница 1

Усталостный износ характерен для истирания эластичных полимеров контртелами с тупыми выступами, в этом случае отрыву частичек полимера предшествуют многократное деформироваиие поверхности и ее усталостные изменения.  [1]

Усталостный износ возникает под воздействием ударных и переменных по величине и направлению нагрузок. Он имеет место при напряжениях, значительно меньше допустимых по пределу прочности.  [2]

Усталостный износ наблюдается в зубьях шестерен в зоне начальной окружности зубьев, на поверхности вкладышей подшипников скольжения, на беговых дорожках подшипников качения. Он может возникнуть при перегрузке машин, нарушениях в режиме смазки, в результате некачественного изготовления деталей или ремонта.  [3]

Усталостный износ не зависит от смазки, но зависит от чистоты обработки и главным образом от конфигурации детали.  [4]

Усталостный износ преимущественно имеет место при упругом характере контактирования.  [5]

Усталостный износ является основным видом износа при эксплуатации многих резиновых изделий. Вследствие неровностей в поверхностном слое резины в точках контакта возникают местные напряжения и деформации, которые из-за проскальзывания трущихся поверхностей носят многократный характер и вызывают усталостное разрушение резины. Поэтому важнейшей характеристикой резины, определяющей ее износостойкость при усталостном износе, является выносливость при многократных деформациях. Усталостный износ может быть воспроизведен, в частности, при скольжении резины по поверхности с тупыми выступами, например по металлической сетке. Этот вид износа исследован в наибольшей степени.  [6]

Усталостный износ вызывается воздействием многократных переменных нагрузок.  [7]

Усталостный износ происходит при многократном сжатии, растяжении или сдвиге поверхностного слоя резины.  [8]

Усталостный износ представляет собой вид разрушения, возникающий вследствие усталости металла в точках контакта в результате приложения повторно-переменных высоких нагрузок. Усталостные выкрашивания в основном отмечаются на беговых дорожках подшипников качения преимущественно с нагруженной стороны цапфы, и развиваются они постепенно. Для их появления требуется обычно значительное число циклов на-гружения. В результате усталостного выкрашивания нарушается цементационный слой, вследствие чего оголяются целые участки поверхности цапфы.  [9]

Усталостный износ ( выкрашивание) является довольно распространенным, видом изнашивания. Усталостным повреждениям наиболее подвержены поверхности качения, где неравномерное распределение нагрузки, перегрев, вибрация приводят к локальному разрушению тел качения.  [10]

Усталостный износ является основным видом износа резиновых изделий. Он проявляется при небольших значениях силы трения между резиной и истирающей поверхностью. При этом на истираемой поверхности обычно не образуется царапин.  [11]

Усталостный износ преимущественно имеет место при упругом характере контактирования.  [12]

Усталостный износ ( выкрашивание) является довольно распространенным видом изнашивания, которому наиболее подвержены поверхности качения, где неравномерное распределение нагрузки, перегрев, вибрация приводят к локальному разрушению тел качения.  [13]

Усталостный износ наблюдается у деталей, подверженных многократному действию знакопеременных или меняющихся по величине однозначных нагрузок. Под их действием во внешних слоях материала деталей возникают касательные напряжения, которые служат причиной образования поверхностных микротрещин. Последние разрастаются, переходят в макротрещины, после чего происходит полное разрушение ( поломка) детали.  [14]

Усталостный износ пластмасс изучен очень слабо. Кристаллические полимеры, обладающие высокоэластической компонентой, изнашиваются подобно резинам. Так как а характеризуется числом циклов деформации, разрушающих материал, и с увеличением температуры возрастает, то при переходе от хрупкого к нехрупкому состоянию полимера повышение температуры трения приводит к увеличению доли усталостного механизма износа и возрастанию общей износостойкости пластмасс. Было также отмечено, что с повышением температуры износ по абразивной шкурке приобретает характер усталостного износа. Исходя из молекулярного механизма явления, усталостный износ связан с долговечностью материала.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Износ усталостный – Справочник химика 21

    Нет сомнений в том, что создание теории старения машин и науки о ремонте оборудования отдельных отраслей (в силу специфики технологий) является одной из важнейших проблем в пищевой промышленности. Решение этой проблемы во многом зависит от инициативы инженеров-механиков, конструирующих, создающих и эксплуатирующих технику. Целесообразно проводить исследования механического износа и других видов износа (усталостного, молекулярно-механического, коррозионного) конкретных деталей машин в реальных условиях пищевых производств. Именно этот материал формирует закономерности процесса старения машин и аппаратов и может быть положен в основу построения рациональной системы технического обслуживания и ремонта оборудования. 
[c.1319]

    Рациональное применение присадок для смазочных масел основывается на связи между качеством присадок и необходимым уровнем улучшения качества смазочного масла. Этот уровень определяется предельным состоянием, достигаемым машиной или механизмом и устанавливаемым по различным видам износа механический износ, усталостные разрушения, ползучесть, старение материала, коррозионный износ, химический (коррозионно-механический) износ и др. Химический износ особенно значителен при использовании присадок химического действия. [c.129]

    При различных сочетаниях указанных факторов возможны разные виды износа усталостный, абразивный, скатыванием . Усталостный износ вызывается многократными циклами изменения нагружения поверхностного слоя протектора, абразивный — срезанием резины микровыступами дорожного покрытия, износ скатыванием в виде перпендикулярных к направлению скольжения гребешков имеет место при значительном давлении, проскальзывании и нагреве. [c.94]

    Наличие таких поверхностных слоев не исключает обычных видов износа (усталостного и микрорезания) в связи с тем, что слои материала, находящиеся [c.7]

    На ремонтных заводах целью контроля является выявление дефектов, связанных с продолжительностью и условиями работы деталей и агрегатов механических повреждений, деформаций, износов, усталостных трещин, коррозии и т. д. [c.42]

    При смешанном износе — усталостном и абразивном — эффективная энергия активации процесса тем меньше, чем больше вклад абразивной составляющей. [c.231]

    Из уравнения (10.31) следует, что отношение р// уменьшается с ростом нагрузки, при этом увеличивается доля абразивного износа. Усталостный механизм износа обусловливает сравнительно небольшое истирание материала. Он может быть отнесен скорее к объемному, чем к поверхностному явлению и проявляется при длительном действии циклических напряжений практически в отсутствие адгезии. [c.234]

    Главные направления рационального применения присадок для смазки промышленных машин и механизмов основываются на связи между качеством применяемых присадок и необходимым уровнем улучшения качеств смазочного масла . Этот уровень определяется предельным состоянием, достигаемым машиной или механизмом. Предельное состояние устанавливается по различным видам износа механический износ, коррозионный износ, усталостные разрушения, ползучесть, старение материала и др. [c.129]


    Усталостный износ. Усталостный износ происходит даже в тех случаях, когда смазочное масло образует вполне устойчивую смазывающую пленку. Какое же свойство редукторного масла приводит к снижению усталостного износа зубчатых передач Согласно данным Хатта [32], проводившего исследования на стенде 1АЕ, при увеличении вязкости масла от 90 до 140 сст при 70 °С срок службы шестерен до разрушения от усталости увеличивается яа 190%. Согласно же мнению Ган-дера [31], поверхностная усталость не зависит от вязкости масла, измеряемой стандартным вискозиметром. Дэвидсон и Кью [c.38]

    Физико-механические свойства серных и смоляных резин на основе бутадиенстирольного каучука с различными модулями жесткости приведены в табл. 4. При повышении степени вулканизации не только сохраняются отмеченные выше преимущества смоляных резин по теплостойкости, износу, усталостным и релаксационным свойствам, но и существенно улучшаются эластические свойства, особенно в условиях по- [c.82]

    Стендовые испытания опытных образцов ГСМ проводят на натурных двигателях и механизмах по специалШым ТфОграм-1мм, включающим, как правило, многочасовые ресурсные испытания указанных двигателей (механизмов). Обычно стенды, на которых проводят испытания, оборудуют специальной измерительной аппаратурой и приспособлениями, позволяющими снимать (получать) необходимые характеристики и определять рабочие параметры двигателей и механизмов в процессе их работы. Кроме того, до и после (а иногда и в процессе) испытаний отбирают и анализируют пробы испытуемых ГСМ, проводят разборку, осмотр и микрометрирование деталей двигателей и механизмов, оценивают их состояние (наличие лаковых отложений и нагаров, коррозионных поражений, задиров и износов, усталостных разрушений). При испытаниях смазочных материалов, например моторных масел, их противоизносные свойства [c.17]

    Усталостный износ. Весьма часты случаи, когда деталь или несколько деталей, подвергающихся в течение продолжительного времени переменным нагрузкам, ломаются при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности материала детали. Под переменными нагрузками в данном случае понимают напряжения, которые возникают под действием усилий, многократно изменяющихся по величине или направлению, либо одаовременно и по величине, и по направлению. Полное или частичное разрушение детали под действием напряжений, величина которых меньше предела прочности, называют усталостным износом. Усталостному разрушению предшествует появление трещин в виде острых надрезов, у дна которых создаются объемные напряженные состояния. В резуль- [c.81]

    Рабочие поверхности замочных клиньев круглотрикотажной машины при трении имели две зоны и соответственно два типа износа — усталостный и вызываемый силами молекулярного сцепления. В первой зоне отмечено наличие выбоин и отслаивающихся чешуек металла. [c.16]

    Количество масла, разбрызгиваемое на стенки цилиндра шатунами, является основным фактором, определяющим его расход. Если из-за износа, усталостных повреждений или разболтанности шатунных подшипников на степкн цилиндра забрасывается повы- [c.284]

    Применительно к очень важной области — эксплуатации несмазывающихся пластмассовых подшипников — Ланкастер [48] приводит анализ факторов, оказывающих влияние на износ подшипников и металлических валов. Из его данных можно предположительно предсказать, как влияет влага в подшипнике на его износ. Так, для абразивного износа, который происходит при использовании металлических валов с плохо обработанной поверхностью, или в пусковой период работы, можно ожидать, что скорость износа уменьшится с увеличением содержания влаги в подшипнике из полиамида. Для первоначально хорошо обработанных поверхностей, а также после пускового периода преобладающую роль начинает играть износ усталостного типа, причем переход от абразивного износа к усталостному происходит постепенно. Увеличение содержания влаги в полиамиде, вероятно, увеличивает усталостный износ. Адгезионный износ, который имеет место в случае хорошо обработанных поверхностей и приводит к образованию адгезионной пленки полимера на металлическом валу, вероятно, уменьшается с увеличением содержания влаги в полиамиде вследствие понижения адгезионной способности полимера. Однако в этом случае сказать что-нибудь наверняка трудно, потому что на этот [c.147]

    В реальных условиях эксплуатации резиновых изделие трудно выделить в чистом виде какой-то определенный вид или механизм износа. В обычных условиях эксплуатации и при правильно подобранном составе резины преобладающим является наименее интенсивный износ—усталостный. Если же сила трения достаточно велика, то в зависимости от характера шероховатости поверхности контртела и свойств резины (прочностных и упругогистерезисных) будет наблюдаться преимущественно либо абразивный, либо износ посредством скатывания . В обоих случаях интенсивность износа резко возрастает. [c.76]



Виды износа деталей автомобиля

Что касается молекулярно-механического износа, то он возникает по причине молекулярного сцепления материалов, из которых изготовлены трущиеся поверхности соприкасающихся деталей. Например, вначале при относительном перемещении деталей их поверхности подвергаются пластическому износу, затем происходят местные контакты (на водительском сленге это называется «схватывание») на трущихся поверхностях. В результате происходит их разрушение, которое сопровождается отделением частиц металла либо их налипанием на трущиеся поверхности. Обычно молекулярно-механический износ возникает на этапе обкатки нового автомобиля. Следствием такого износа может являться заедание деталей и механизмов.

Название коррозионно-механического износа говорит само за себя: он подразумевает комбинацию механического износа и коррозии металла.

Коррозия — это разрушение металла, которое вызвано негативным воздействием химических или электрохимических процессов, протекающих во внешней среде. Всем хорошо известное ржавление металла является одним из распространенных видов коррозии.

Если с химической коррозией все более-менее понятно (та же ржавчина — результат химического взаимодействия воды и металла), то не все представляют себе, каким образом проявляется электрохимическая коррозия. В этой статье мы не будем вдаваться в научные подробности, а лишь приведем пример: атмосферная электрохимическая коррозия разрушительно воздействует на днище автомобиля, неокрашенные металлические детали, на внутренние поверхности крыльев, и др. Проявлением коррозионно-механического износа является отслаивание поверхности металла, а также различные виды и степени его окисления.

Изнашиваться детали начинают сразу после начала эксплуатации нового автомобиля, поэтому уже через небольшой пробег они имеют какой-то износ. Однако это не значит, что их нужно сразу менять: периодичность замены изношенных деталей и допустимая степень износа регламентируется заводом-изготовителем. Износ деталей, который не требует их немедленной замены, называется допустимым.

Рекомендуется менять деталь не тогда, когда она достигла максимально допустимой степени износа, а немного раньше.

Если же деталь изношена настолько сильно, что нормальные условия работы узлов, агрегатов и механизмов автомобиля являются нарушенными, называется предельным. В этом случае эксплуатировать автомобиль запрещается до полной замены всех изношенных деталей. Игнорирование этого правила чревато не только потерей мощности двигателя, повышенным расходом топлива и иных расходных материалов, но и опасно с точки зрения безопасности движения. Известны случаи, когда, например, полностью разрушившийся подшипник ступицы являлся причиной того, что у автомобиля отваливалось колесо. Стоит ли говорить, какими катастрофическими последствиями может обернуться такая поломка во время движения автомобиля!

Износ и его предупреждение

Навигация:
Главная → Все категории → Монтаж холодильных установок

Износ и его предупреждение Износ и его предупреждение
В процессе работы или просто с течением времени (в процессе старения) детали машин и аппаратов вследствие физического материального износа перестают удовлетворять требованиям технической документации на оборудование. Материальный износ происходит под воздействием механических, тепловых и химических факторов. Износ проявляется в пластической деформации, изменении формы и геометрических размеров деталей, изменении шероховатости поверхности, структуры материала, прочностных характеристик и пр. В результате износа изменяются зазоры, могут появиться задиры, трещины, увеличиваются шум и вибрация при работе. В конечном итоге износ приводит к потере исправности или работоспособности. Основными видами износа являются механический и коррозионный.

Рис. 1. Экономическая оценка надежности (5) в зависимости от затрат (D):
1 — затраты на эксплуатацию; 2 — затраты на ремонт; 3 — затраты на изготовление; 4 — суммарные затраты

Механический износ. Механический износ происходит под воздействием сил трения, ударного действия частиц газа, пара, жидкости и различного рода нагрузок. Механический износ подразделяют на износ от сил трения, абразивный, эрозионный, усталостный, кавитационный, износ от силовых и тепловых нагрузок.

Износ от сил трения зависит от продолжительности контакта трущихся поверхностей, материала деталей (износ деталей из одноименных материалов больше, чем из разноименных), качества обработки поверхностей трения, скорости перемещения контртел относительно друг друга, давления, рода и режима смазки и других факторов. Мерой физического износа от сил трения может служить толщина изношенного слоя рабочих поверхностей в микрометрах, а в некоторых случаях потеря массы в граммах.

Абразивный износ происходит под ударами частиц песка, окалины и металла. Меры по предупреждению абразивного износа при подготовке холодильной установки к пусконаладочным работам изложены в §4.1. Абразивный износ при использовании неметаллических материалов может проявляться следующим образом. Окалина или металлические частицы от износа деталей внедряются в мягкую поверхность пластмассы и превращают ее в подобие наждачного полотна. Так, при попадании окалины на графитофторопластовое кольцо сальникового уплотнения штока резко возрастает износ штока.

Эрозионный износ детали происходит под действием движущихся с большой скоростью частиц газа, пара или жидкости. Эрозионному износу подвержены седла и клапаны компрессоров, запорной и регулирующей арматуры и др.

Усталостный износ происходит вследствие приложения знакопеременных нагрузок. Усталостное разрушение поверхности проявляется в виде разрастающихся микротрещин. Усталостный износ может начаться и в глубине металла с последующим выходом на поверхность (осповидный износ). Роторы, коленчатые валы, шатунные болты, пружины, пластины клапанов, зубчатые колеса — вот примерный перечень деталей, наиболее подверженных усталостному износу. Усталостный износ появляется в местах концентрации напряжений, которыми могут быть подрезаны заусенцы, неоднородности поковок, острые кромки и т. п. Для предотвращения усталостного износа при конструировании деталей стараются избежать резких переходов от одного диаметра к другому, подвергают детали термической обработке и обработке поверхности металла различными методами пластической деформации (например, обкатке роликами).

Кавитационный износ происходит при возникновении гидравлических ударов на поверхности детали из-за нарушения непрерывности потока жидкости при образовании кавитационных (воздушных или паровых) пузырей. Кавитационный износ характерен для рабочих колес центробежных насосов.

Износ от воздействия силовых нагрузок (изгиб, кручение, удар) проявляется в пластической деформации деталей. Валы, роторы, шпоночные и шлицевые соединения, пальцы муфт и другие детали под действием нагрузок могут изменять форму рабочих поверхностей. При нагрузках выше расчетных из-за некачественной сборки или в результате ударных нагрузок такие детали соединений, как шпонки, могут быть не только деформированы, но и срезаны (нарушение целостности детали), болты удлиняются, профиль резьбы искажается.

Износ при тепловом воздействии проявляется также в пластической деформации и связан с ползучестью металла. Для углеродистых сталей ползучесть проявляется при температуре более 375 °С, для легированных- более 420 °С.

Коррозионный износ. Коррозия — процесс превращения металла в окисленное состояние. В результате окисления металлы теряют электроны и образуют оксиды, гидрооксиды или соли. По механизму взаимодействия металлов со средой различают химическую и электрохимическую коррозию.

К химической коррозии относятся процессы взаимодействия металлов с сухими газами и жидкими, органическими веществами, не проводящими электрического тока. Процессы коррозии во всех прочих средах водных растворов солей, кислот, щелочей, атмосфере и в других газах, содержащих влагу, представляющих собой ионные проводники электрического тока — электролиты, имеют электрохимическую природу. По условиям протекания процессов коррозия многообразна (рис. 56), причем следует отметить, что часть видов коррозии происходит одновременно с процессом механического износа. Особое место занимает биокоррозия, протекающая и по химическому, и по электрохимическому пути.

Специфичными видами электрохимической коррозии являются щелевая, контактная и фретинг-коррозия. При щелевой коррозии узкий зазор препятствует проникновению кислорода к металлу и на нем не образуются защитные оксидные пленки (не происходит пассивации), а проникающий электролит увеличивает скорость коррозии в щели. Фретинг-коррозия происходит при колебательном перемещении соприкасающихся деталей в основном под воздействием вибрации. Фретинг-коррозия характерна для наружных поверхностей колец подшипников качения, поверхностей отверстий в корпусах подшипников и т. п. При контактной коррозии разрушается поверхность деталей из разнородных металлов, обладающих в электролитах различными потенциалами. Разрушению подвержена деталь из металла с более отрицательным потенциалом. Так, в водных нейтральных растворах недопустимы контакты алюминия со сталью и др.

Рис. 2. Виды коррозии по условиям протекания процесса (виды коррозии, имеющие электрохимическую природу, не заштрихованы)

Интенсивной электрохимической коррозии подвержены рассольные системы холодильных установок. Коррозионный процесс усугубляется окислительным действием кислорода воздуха, растворенного в рассоле, особенно в открытых рассольных системах. При электрохимической коррозии на поверхности металла вследствие его неоднородности образуются гальванические пары. Зерна металла, обладая более низким потенциалом, являются анодом, а частицы примесей и неметаллов в присутствии электролита играют роль катода. На аноде образуется ион металла, уходящий в электролит, в то время как электроны по металлу перемещаются на катод, где и связываются растворенными в воде или растворе кислородом или водородом. Образующиеся ионы гидроокислов соединяются в электролите с ионами металлов и образуют продукты коррозии. Особенно сильно идет коррозия в кислых средах при рН 10 процесс коррозии замедляется, однако щелочные растворы вызывают точечную коррозию.

Рис. 3. Характер коррозионных разрушений:
1 — равномерное; 2 — неравномерное; 3 — избирательное; 4 — пятнами; 5 — язвенное; 6 — точечное; 7 — сквозное; 8 — ножевое; 9 — растрескивание; 10 — межкристаллитное; 11 — подповерхностное; 12 — послойное

Характер коррозионных разрушений разнообразен (рис.57), как многообразны и способы защиты от коррозии.

Интенсивность износа. Износ деталей машин — неизбежный естественный процесс, поэтому изменение размеров и свойств деталей в процессе времени при соблюдении правил сборки и эксплуатации называют нормальным износом. Износ, при котором дальнейшая эксплуатация недопустима, называют предельным. Эксплуатация оборудования при повышенных нагрузках, нарушении правил эксплуатации, некачественная сборка или ремонт могут привести к аварийному износу. При аварийном износе изменение размеров и свойств деталей выходит за границы предельного состояния (рис. 58). Различают также катастрофический износ, при котором начинается или

Рис. 4. Изменение износа Q, интенсивности отказов Z (а), первоначального зазора в сопряжении пары трения за период расчетного ресурса детали (б) и изменение шероховатости G деталей за период приработки (в) происходит разрушение детали в случае превышения расчетного срока эксплуатации или нагрузки на оборудование.

Износ под действием сил трения является наиболее распространенным видом механического износа, в подавляющем количестве случаев определяющим износ всей машины. В зависимости от интенсивности износа во времени всю продолжительность ее существования от первого пуска на обкатку до списания можно разделить на три области (рис. 4, а): область приработки (1), область нормального износа (II) и область катастрофического износа (III) –

Область приработки характеризуется повышенным износом деталей, увеличением зазоров в сопряжениях (рис. 4, б) и значительным количеством отказов. По мере завершения холостой обкатки и обкатки на рабочих средах интенсивность износа и количество отказов уменьшаются. После приработки в процессе эксплуатации износ и зазоры в сопряжениях увеличиваются незначительно. Тем не менее в конце расчетного срока эксплуатации увеличение зазоров и износ деталей приближаются к предельным и количество отказов увеличивается. После достижения предельного срока службы, соответствующего предельному износу, интенсивность износа и отказов возрастают.

Если в процессе эксплуатации или ремонта оценивают износ деталей и результаты измерений показывают, что могут быть обеспечены зазоры и посадки в сопряжениях, соответствующие нормальному износу, т.е. размеры деталей находятся в пределах допусков, то говорят о допустимом износе. Детали с допустимым износом могут быть поставлены в машину при ее ремонте.

Предупреждение механического износа. Непременное требование предупреждения преждевременного износа — соблюдение правил эксплуатации обслуживания при использовании оборудования. Для снижения износа прибегают к повышению качества материала деталей, твердости поверхностей трения, подбору хорошо сочетающихся материалов для сопряженных деталей, повышению чистоты обработки трущихся деталей, улучшению режима и качества смазки деталей трущихся пар.

От качества металла деталей зависят интенсивность и характер пластических деформаций, явлений усталости. Для уменьшения износа применяют специальные антифрикционные сплавы, термическую и термохимическую обработку поверхности (закалка, цементация, азотирование и др.), специальные покрытия твердыми металлами или сплавами, повышают качество обработки поверхностей. В процессе ремонта оборудования часто (с учетом опыта эксплуатации) подбирают материал одной из пары или обеих’ сопряженных деталей, изменяют чистоту обработки деталей, повышают твердость поверхностей трения. Износ металла прямо пропорционален удельному давлению и обратно пропорционален твердости материала.

Чистота обработки поверхности определяет фактическую поверхность контакта трущихся деталей. В начале работы микронеровности разрушаются и возникает новый микрорельеф поверхности, соответствующий условиям работы сопряженных деталей. Шероховатость поверхности деталей независимо от первоначальной чистоты обработки в процессе работы стремится к одному установившемуся значению (рис. 4, б). Это свидетельствует о необходимости выбора для условий работы каждой пары трения, оптимальной чистоты обработки. Период изменения шероховатости совпадает с периодом приработки.

Смазка снижает износ, так как при достаточной толщине слоя смазки трение деталей друг о друга заменяется трением слоев смазки (жидкостное трение). Например, для пары сталь — бронза износ при смазке уменьшается в 30 раз. Кратковременное отсутствие смазки приводит к резкому повышению износа и заеданию деталей.

Различают виды трения: жидкостное, полужидкостное (смазка покрывает только часть поверхностей трения деталей), полусухое (смазку имеет небольшая часть поверхностей трения), сухое (смазка отсутствует).

Масло для смазки следует подавать под остаточным давлением, чтобы обеспечить образование масляного клина (рис. 5, а, б). Температура его должна соответствовать расчетной вязкости и в то же время обеспечивать охлаждение зоны трения. Количество масла должно быть достаточным для отвода теплоты, выделяемой в зоне трения. При суммарном зазоре в подшипнике 6i + 62 во время работы подшипника обеспечивается жидкостное трение (рис. 5, в). По мере износа зазор увеличивается, давление масла и толщина масляного слоя уменьшаются и может начаться полужидкостное трение, при котором интенсивность износа еще более увеличится. Подвод и распределение масла должны быть такими, чтобы обеспечивалась необходимая толщина слоя масла по всей поверхности подшипника, а в поступательно движущихся деталях образовался масляный клин (рис. 5, г).

Рис. 5. Схема жидкостного трения в подшипнике скольжения в состоянии покоя (а), образование масляного клина (б) при начале движения, при номинальной частоте вращения (а) и образовании масляного клина при поступательном движении (г)

Защита от коррозии. Способы защиты от коррозии можно разделить на три группы: активные, влияющие на природу металла и электролита или изменяющие протекание процесса коррозии; пассивные, не влияющие на природу металла и механизм коррозии, осуществляемые лакокрасочными и неметаллическими покрытиями; пассивно-активные, не влияющие на природу металла и осуществляемые с помощью металлических и неметаллических неорганических покрытий.

Ни один из способов не является универсальным, каждый из них имеет положительные и отрицательные стороны, и выбор способа делают на основе анализа требований к защите детали или конструкции и технико-экономических данных.

К активным способам относят устранение причин, вызывающих коррозию (выбор материала и метода его обработки, предупреждение утечек тока, защита от блуждающих токов и пр.), электрохимическую защиту, введение в корродирующую среду ингибиторов коррозии — веществ, снижающих скорость коррозии, деаэрацию жидких сред — удаление растворенных газов-окислителей, изменение рН электролитов. Склонность металлов к коррозии уменьшается при термической и химико-термической обработке деталей: отжиге, нормализации, закалке, цементации, азотировании, цианировании, диффузионной металлизации, а также при обработке давлением.

Основной сутью электрохимической защиты является использование внешнего тока для поляризации металла с целью изменения природы электродных процессов и уменьшения скорости ионизации (коррозии). Электрохимическая защита подразделяется на катодную и анодную. Катодная защита применяется в сочетании с лакокрасочными и другими изоляционными покрытиями и обеспечивает сдвиг потенциала металла в отрицательную сторону на величину, предотвращающую процесс коррозии. Осуществляется катодная защита от внешнего источника постоянного тока относительно вспомогательного электрода-анода (рис. 60, а) или путем подсоединения к защищаемому металлу протектора — другого металла, имеющего более отрицательный потенциал (рис. 60,6). Все анодные процессы переносятся на вспомогательный электрод-анод или протектор.

Анодная защита является, как правило, самостоятельным способом, обеспечивающим предотвращение коррозии путем формирования и поддержания на поверхности склонного к пассивации металла защитной пленки. При анодной защите (рис. 6, в, г) подавление коррозии происходит путем анодной поляризации металла со сдвигом его потенциала в положительную сторону.

Рис. 6. Принцип действия катодной (а, б), анодной (в, г) и анодно-ка-тодной электрохимической защиты (д):
1 — защищаемая деталь; 2 — вспомогательный электрод-анод; 3 — анодный протектор катодной защиты; 4 — вспомогательный электрод-катод; 5 — катодный протектор анодной защиты; 6 — источник постоянного тока

Зона действия протектора зависит от ряда факторов и не превышает 8-10 м, при этом площадь поверхности соприкосновения протектора с рассолом должна быть не менее 5% площади защищаемой поверхности. Протекторы в виде пластин толщиной 8-15 мм закрепляют на крышке конденсаторов и испарителей.

В качестве ингибиторов для защиты рассольных и водооборотных систем холодильных установок используют хроматы, нитриты, фосфаты, а также комплексоны фосфорорганических соединений. Из-за токсичности хроматы используют в исключительных случаях. В хладоновых установках вследствие гидролиза хладона образуются кислоты, приводящие к коррозии. В качестве ингибирующих добавок для замедления процессов коррозии к хладону добавляют 0,01 — 1% борного ангидрида, а к маслу — 0,05-1% никелиновой кислоты и 0,1% пероксида дибензола.

Нанесение лакокрасочных покрытий относится к пассивным способам защиты металла от коррозии. Они не позволяют защитить металл в узких и труднодоступных местах, требуют хорошей подготовки поверхности, имеют небольшой срок службы (до 3 лет), не являются универсальным средством, так как для решения разных задач необходимо большое количество типов материалов и разнообразных технологий их нанесения. В то же время лакокрасочные покрытия являются наиболее простым и доступным средством, хорошо сочетающимся с другими способами — с ингибиторной и протекторной защитой.

Для предотвращения коррозии при эксплуатации холодильных установок перед заполнением системы хладагентом тщательно очищают и осушают систему, осушают хладагенты и очищают масло; при заполнении рассольных систем следят за тем, чтобы не было воздушных мешков, проводят деаэрацию воды в системах охлаждения, не допускают нагрева рассола при оттаивании батарей до температуры выше 45 градусов С.

Похожие статьи:
Технология ремонта герметичных холодильных агрегатов

Навигация:
Главная → Все категории → Монтаж холодильных установок

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Основные виды износа оборудования: определение, причины, способы учета

При работе любого производственного оборудования происходят процессы, связанные с постепенным снижением его рабочих характеристик и изменением свойств деталей и узлов. Накапливаясь, они могут привести к полной остановке и серьезной поломке. Чтобы избежать негативных экономических последствий, предприятия организуют у себя процесс управления износом и своевременного обновления основных фондов.

Виды износа оборудования

Определение износа

Износом, или старением, называют постепенное снижение эксплуатационных характеристик изделий, узлов или оборудования в результате изменения их формы, размеров или физико-химических свойств. Эти изменения возникают постепенно и накапливаются в ходе эксплуатации. Существует много факторов, определяющих скорость старения. Негативно сказываются:

  • трение;
  • статические, импульсные или периодические механические нагрузки;
  • температурный режим, особенно экстремальный.

Замедляют старение следующие факторы:

  • конструктивные решения;
  • применение современных и качественных смазочных материалов;
  • соблюдение условий эксплуатации;
  • своевременное техническое обслуживание, планово–предупредительные ремонты.

Вследствие снижения эксплуатационных характеристик снижается также и потребительская стоимость изделий.

Виды износа

Скорость и степень изнашивания определяется условиями трения, нагрузками, свойствами материалов и конструктивными особенностями изделий.

Классификация видов износа

В зависимости от характера внешних воздействий на материалы изделия различают следующие основные виды износа:

  • абразивный вид — повреждение поверхности мелкими частицами других материалов;
  • кавитационный, вызываемый взрывным схлопыванием газовых пузырьков в жидкой среде;
  • адгезионный вид;
  • окислительный вид, вызываемый химическими реакциями;
  • тепловой вид;
  • усталостный вид, вызванный изменениями структуры материала.

Некоторые виды старения разбиваются на подвиды, как, например, абразивный.

Абразивный

Заключается в разрушении поверхностного слоя материала в ходе контакта с более твердыми частицами других материалов. Характерен для механизмов, работающих в условиях запыленности:

  • горное оборудование;
  • транспорт, дорожно-строительные механизмы;
  • сельскохозяйственные машины;
  • строительство и производство стройматериалов.

Абразивный вид износа

Противодействовать ему можно, применяя специальные упрочненные покрытия для трущихся пар, а также своевременно меняя смазку.

Газоабразивный

Данный подвид абразивного изнашивания отличается от него тем, что твердые абразивные частицы перемещаются в газовом потоке. Материал поверхности крошится, срезается, деформируется. Встречается в таком оборудовании, как:

  • пневмопроводы;
  • лопасти вентиляторов и насосов для перекачки загрязненных газов;
  • узлы доменных установок;
  • компоненты твердотопливных турбореактивных двигателей.

Зачастую газоабразивное воздействие сочетается с присутствием высоких температур и плазменных потоков.

Скачать ГОСТ 27674-88

Гидроабразивный

Воздействие аналогично предыдущему, но роль носителя абразива выполняет не газовая среда, а поток жидкости.

Гидроабразивный вид износа

Такому воздействию подвержены:

  • гидротранспортные системы;
  • узлы турбин ГЭС;
  • компоненты намывочного оборудования;
  • горная техника, применяемая для промывки руды.

Иногда гидроабразивные процессы усугубляются воздействием агрессивной жидкой среды.

Кавитационный

Перепады давления в жидкостном потоке, обтекающем конструкции, приводят к возникновению газовых пузырьков в зоне относительного разрежения и их последующему взрывному схлопыванию с образование ударной волны. Эта ударная волна и является основным действующим фактором кавитационного разрушения поверхностей. Такое разрушение встречается на гребных винтах больших и малых судов, в гидротурбинном и технологическом оборудовании. Усложнять ситуацию могут воздействие агрессивной жидкой среды и наличие в ней абразивной взвеси.

Кавитационный вид износа

Адгезионный

При продолжительном трении, сопровождающимся пластическими деформациями участников трущейся пары, происходит периодическое сближение участков поверхности на расстояние, позволяющее силам межатомного взаимодействия проявить себя. Начинает взаимопроникновение атомов вещества одной детали в кристаллические структуры другой. Неоднократное возникновение адгезионных связей и их прерывание приводят к отделению поверхностных зон от детали. Адгезионному старению подвержены нагруженные трущиеся пары: подшипники, валы, оси, вкладыши скольжения.

Адгезионный вид износа

Тепловой

Тепловой вид старения заключается в разрушении поверхностного слоя материала или в изменении свойств глубинных его слоев под воздействием постоянного или периодического нагрева элементов конструкции до температуры пластичности. Повреждения выражаются в смятии, оплавлении и изменении формы детали. Характерен для высоконагруженных узлов тяжелого оборудования, валков прокатных станов, машин горячей штамповки. Может встречаться и в других механизмах при нарушении проектных условий смазки или охлаждения.

Усталостный

Связан с явлением усталости металла под переменными или статическими механическими нагрузками. Напряжения сдвигового типа приводят к развитию в материалах деталей трещин, вызывающих снижение прочности. Трещины приповерхностного слоя растут, объединяются и пресекаются друг с другом. Это приводит к эрозии мелких чешуеобразным фрагментов. Со временем такой износ может привести к разрушению детали. Встречается в узлах транспортных систем, рельсах, колесных парах, горных машинах, строительных конструкциях и т.п.

Усталостный износ

Фреттинговый

Фреттинг — явление микроразрушения деталей, находящихся в тесном контакте в условиях вибрации малой амплитуды — от сотых долей микрона. Такие нагрузки характерны для заклепок, резьбовых соединений, шпонок, шлицев и штифтов, соединяющих детали механизмов. По мере нарастания фреттингового старения и отслоения частичек металла последние выступают в роли абразива, усугубляя процесс.

Фреттинг

Существуют и другие, менее распространенные специфические виды старения.

Типы износа

Классификация видов износа с точки зрения вызывающих его физических явлений в микромире, дополняется систематизацией по макроскопическим последствиям для экономики и ее субъектов.

В бухгалтерском учете и финансовой аналитике понятие износа, отражающее физическую сторону явлений, тесно связано с экономическим понятием амортизации оборудования. Амортизация означает как снижение стоимости оборудования по мере его старения, так и отнесение части этого снижения на стоимость производимой продукции. Это делается с целью аккумулирования на специальных амортизационных счетах средств для закупки нового оборудования или частичного усовершенствования его.

В зависимости от причин и последствий различают физический, функциональный и экономический.

Физический износ

Здесь подразумевается непосредственная утрата проектных свойств и характеристик единицы оборудования в ходе ее использования. Такая утрата может быть либо полной, либо частичной. В случае частичного износа оборудование подвергается восстановительный ремонт, возвращающий свойства и характеристики единицы на первоначальный (или другой, заранее оговоренный) уровень. При полном износе оборудование подлежит списанию и демонтажу.

Кроме степени, физический износ также разделяется на рода:

  • Первый. Оборудование изнашивается в ходе планового использования с соблюдением всех норм и правил, установленных изготовителем.
  • Второй. Изменение свойств обусловлено неправильной эксплуатацией либо факторами непреодолимой силы.
  • Аварийный. Скрытое изменение свойств приводит к внезапному аварийному выходу из строя.

Перечисленные разновидности применимы не только к оборудованию в целом, но и к отдельным его деталям и узлам

Функциональный износ

Данный тип является отражением процесса морального устаревания основных фондов. Этот процесс заключается в появлении на рынке однотипного, но более производительного, экономичного и безопасного оборудования. Станок или установка физически еще вполне исправна и может выпускать продукцию, но применение новых технологий или более совершенных моделей, появляющихся на рынке, делает использование устаревших экономически невыгодным. Функциональный износ может быть:

  • Частичным. Станок невыгоден для законченного производственного цикла, но вполне пригоден для выполнения некоторого ограниченного набора операций.
  • Полным. Любое использование приводит к причинению убытков. Единица подлежит списанию и демонтажу

Функциональный износ

Функциональный износ также подразделяют по вызвавшим его факторам:

  • Моральный. Доступность технологически идентичных, но более совершенных моделей.
  • Технологический. Разработка принципиально новых технологий для выпуска такого же вида продукции. Приводит к необходимости перестройки всей технологической цепочки с полным или частичным обновлением состава основных средств.

В случае появления новой технологии, как правило, состав оборудования сокращается, а трудоемкость падает.

Экономический износ

Кроме физических, временных и природных факторов на сохранность характеристик оборудования оказывают опосредованное влияние и экономические факторы:

  • Падение спроса на выпускаемые товары.
  • Инфляционные процессы. Цены на сырье, комплектующие и трудовые ресурсы растут, в то же время пропорционального роста цен на продукцию предприятия не происходит.
  • Ценовое давление конкурентов.
  • Рост стоимости кредитных услуг, используемых для операционной деятельности или для обновления основных фондов.
  • Внеинфляционные колебания цен на рынках сырья.
  • Законодательные ограничения на применение оборудования, не отвечающего стандартам по охране окружающей среды.

Экономический износ

Экономическому старению и утрате потребительских качеств подвержена как недвижимость, так и производственные группы основных фондов. На каждом предприятии ведутся реестры основных фондов, в которых учитывается их износ и ход амортизационных накоплений.

Основные причины и способы как определить износ

Чтобы определить степень и причины износа, на каждом предприятии создается и действует комиссия по основным фондам. Износ оборудования определяется одним из следующих способов:

  • Наблюдение. Включает в себя визуальный осмотр и комплексы измерений и испытаний.
  • По сроку эксплуатации. Определяется как отношение фактического срока использования к нормативному. Значение этого отношения принимается за величину износа в процентном выражении.
  • укрупненная оценка состояния объекта производится с помощью специальных метрик и шкал.
  • Прямое измерение в деньгах. Сопоставляется стоимость приобретения новой аналогичной единицы основных средств и расходы на восстановительный ремонт.
  • доходность дальнейшего использования. Оценивается снижение дохода с учетом всех издержек по восстановлению свойств по сравнению с теоретическим доходом.

Какую из методик применять в каждом конкретном случае — решает комиссия по основным средствам, руководствуясь нормативными документами и доступностью исходной информации.

Способы учета

Амортизационные отчисления, призванные компенсировать процессы старения оборудования, также допустимо определять по нескольким методикам:

  • линейный, или пропорциональный расчет;
  • способ уменьшаемого остатка;
  • по суммарному сроку производственного применения;
  • в соответствии с объемом выпущенной продукции.

Выбор методики осуществляется при создании или глубокой реорганизации предприятия и закрепляется в его учетной политике.

Эксплуатация оборудования в соответствии с правилами и нормативами, своевременные и достаточные отчисления в амортизационные фонды позволяют предприятиям сохранять технологическую и экономическую эффективность на конкурентоспособном уровне и радовать своих потребителей качественными товарами по разумным ценам.

Краткая классификация основных видов износа деталей оборудования бетонных заводов

Опыт эксплуатации строительных машин и оборудования показал, что основной причиной потери работоспособности механизмов являются не механические поломки деталей, а их износ, приводящий машину в нерабочее состояние. Износу подвержены детали любого оборудования. Поэтому обеспечение износостойкости с целью поддержания оптимального срока службы изнашивающихся ответственных деталей строительных машин – важная проблема машиностроения.

При классификации разновидностей износа в качестве базовых понятий приняты термины «износ» и «изнашивание». В соответствии с ГОСТ 27674-88 изнашивание можно трактовать как процесс отрывания твердых частиц материала с поверхности детали и нарастание остаточной деформации этой детали. Изнашивание является результатом взаимодействия сопрягаемых поверхностей, сопровождаемого деформациями и микротрещинами, и приводящего к ухудшению механических свойств, в первую очередь, прочностных. Изнашивание приводит к износу (срабатыванию) – то есть изменению размеров, геометрической формы, массы детали и состоянию ее поверхности. Способность сопротивляться износу материалов деталей механизмов характеризуется износостойкостью (скоростью изнашивания), которая оценивается отношением потери массы за время работы либо отношением изменения линейных или объемных параметров за то же самое время работы.

В соответствии с признаками, обусловливающими процесс изнашивания, его различные виды объединяют в три основных группы: механические, молекулярно-механические, коррозионно-механические. Для оборудования бетонного завода характерны износы, которые можно отнести к механической группе. Основными из них являются абразивный, усталостный и фреттинговый.

Абразивный износ является результатом скольжения твердых поверхностей по более мягким, царапающих их с образованием отделяющихся твердых частиц. Эти частицы при попадании между поверхностями контактирующих деталей изнашивают их. Абразивный износ является наиболее встречающимся для оборудования бетонных заводов.

Усталостный износ происходит при изнашивании после многократного повторного деформирования материала поверхностного слоя сопрягаемых поверхностей. Типичный пример этого износа – выкрашивание при трении в подшипниках качения, катках, деформации зубьев шестерен зубчатых колес.

Фреттинговым износом называют механический износ контактирующих деталей, находящихся под воздействием малых вибрационных перемещений амплитудой от 0, 025 мкм. Фреттинг-износ возникает в резьбовых, штифтовых, шлицевых, шпоночных соединениях.

Усталостный износ – это тип износа, при котором требуется несколько циклов для образования мусора. Процесс усталости в металлах может вызвать образование поверхностных и подповерхностных трещин, которые после критического количества циклов приводят к серьезным повреждениям, таким как большие фрагменты, покидающие поверхность [1,2]. Выделяют два механизма усталостного износа: многоцикловую и малоцикловую [3]. При многоцикловой усталости количество циклов до отказа велико, поэтому срок службы компонентов относительно велик.Трещины в этом случае образуются из-за ранее существовавших микродефектов в материале, вблизи которых локальное напряжение может превышать предел текучести, даже если номинально макроскопический контакт находится в упругом режиме. Накопление пластической деформации вокруг неоднородностей является предвестником зарождения трещины [4]. При малоцикловой усталости количество циклов до отказа невелико, поэтому компонент выходит из строя быстро. В этом режиме пластичность индуцируется каждый цикл, а частицы износа генерируются в течение накопленных циклов [5].Обломки износа не образуются на первых циклах, а образуются только неглубокие канавки из-за пластической деформации, как описано в [6]. После критического числа циклов пластическая деформация превышает критическое значение и происходит разрушение. В распространении трещины есть три стадии: зарождение трещины, рост и посткритическая стадия, когда происходит катастрофическое разрушение [7]. Большую часть срока службы компонента занимает первая стадия с размерами исходных трещин около 2–3 мкм и ниже [8].

[1] Бхушан Б. Принципы и применение трибологии. Нью-Йорк: публикация Wiley-Interscience; 1999.

[2] Барруа В. Многократная пластическая деформация как причина механического повреждения поверхности при усталости, износе, фреттинг-усталости и прокатном жире. 1979; 79.

[3] Бхушан Б. Справочник по современной трибологии. Колумбус: CRC Press; 2001 г.

[4] Падилья Х., А., Бойс, Б., Л. Обзор усталостного поведения нанокристаллических металлов. 2010; 50.

[5] Сангид М., Д.Физика возникновения усталостных трещин. 2013; 57.

[6] Хоккиригава К., Като К. Экспериментальное и теоретическое исследование вспашки. Резка и образование клина при абазивном износе. 1988; 21.

[7] Лоусон Л., Чен, Э.Й., Мешии, М. Припороговая усталость: обзор 1999; 21.

[8] Муграби Х. Механизмы микроструктурной усталости: необратимость циклического скольжения, возникновение трещин, нелинейный анализ упругих повреждений. 2013; 57.

Что такое усталостный износ?

Что означает усталостный износ?

Усталостный износ материала вызывается циклической нагрузкой при трении.Это прогрессирующее и локализованное структурное повреждение, которое возникает, когда материал подвергается циклической нагрузке. Усталость возникает, если приложенная нагрузка превышает усталостную прочность материала.

Усталостный износ вызывается контактом неровностей с очень высоким локальным напряжением и повторяется во время скольжения или качения со смазкой или без нее. Результатом усталостного износа является сильная пластическая деформация. Повторяющиеся переменные механические напряжения приводят к образованию и распространению трещин под напряженной поверхностью, которая, таким образом, разрушается.

Предотвращение усталостного износа необходимо учитывать на этапах планирования и проектирования.

Corrosionpedia объясняет усталостный износ

Усталостный износ возникает, когда поверхностные и подповерхностные циклические сдвиговые напряжения или деформации в более мягком материале сочленения превышают предел усталости для этого материала.

Одним из видов усталостного износа является фреттинг-износ, вызванный циклическим скольжением двух поверхностей друг по другу с небольшой амплитудой (колебание).Сила трения создает переменные напряжения сжатия и растяжения, которые приводят к усталости поверхности.

Усталостный износ подшипников качения обычно начинается с микропиттинга – небольших участков на поверхности подшипников, где материал был удален из-за повторяющихся нагрузок. В конечном итоге поверхностная усталость вызывает значительное растрескивание поверхности – большие кратеры, часто несколько сотен микрон в поперечнике, которые хорошо видны невооруженным глазом. Хотя влияние усталости на подшипники хорошо задокументировано, анализ остатков износа позволяет получить уникальное представление об усталостных отказах.

Усталостные трещины начинаются на поверхности материала и распространяются на подповерхностные области. В условиях повторяющегося или циклического нагружения может происходить подповерхностное расслоение и растрескивание. Трещины могут соединяться друг с другом, что приводит к разделению и расслоению кусков материала. Например, усталость накладки подшипника двигателя может привести к распространению трещин до промежуточного слоя и полному удалению накладки.

Когда возникает усталостный износ при скольжении:

  • При высоком коэффициенте трения возникает высокая степень пластической деформации.
  • Деформация сдвига очень высокая.
  • Материал поверхности смещен в направлении скольжения.
  • Зерна вытянуты и ориентированы параллельно поверхности.
  • Возникают дислокационные ячейки субмикронного размера, подобные сильно обработанным металлам.
  • Высокая энергия дефекта упаковки способствует образованию ячеек (Al, Cu, Fe).

Определение усталостного износа с помощью инструментов для анализа частиц износа

Анализ частиц износа с использованием таких инструментов, как анализ плотности железа и феррографический анализ, может сыграть важную роль в определении первопричины активного износа оборудования.Однако, в отличие от многих распространенных анализов масла, которые носят количественный характер, для успешной интерпретации информации о частицах износа требуется фундаментальное понимание трибологии.

ASTM определяет трибологию как «науку и технологии, связанные с взаимодействующими поверхностями в относительном движении, включая трение, смазку, износ и эрозию».

Развитие фундаментальных знаний о трибологии и той роли, которую она играет в диагностике проблем, связанных со смазкой, может оказаться сложной задачей для новичков в области анализа масел.Однако помощь уже в пути!

В новой книге, написанной доктором Цзянь Дингом, одним из ведущих мировых экспертов в области трибологии и анализа остатков износа, объясняются основы этой увлекательной области, а также приводятся фотографии следов износа и тематические исследования, иллюстрирующие суть дела.

Ниже приводится очень сокращенный отрывок из книги доктора Динга об одной из наиболее распространенных причин выхода из строя подшипников качения: контактной усталости.

Анализ частиц усталостного износа – подшипники качения

Поверхностный усталостный износ, также называемый контактной усталостью при качении, в основном возникает в подшипниках качения. Усталостный износ подшипников качения обычно начинается с микропиттинга – небольших участков на поверхности подшипников, где материал был удален из-за повторяющихся нагрузок.

В конечном итоге поверхностная усталость вызывает значительное растрескивание поверхности – большие кратеры, часто несколько сотен микрон в поперечнике, которые хорошо видны невооруженным глазом.Хотя влияние усталости на подшипники хорошо задокументировано, анализ остатков износа позволяет получить уникальное представление об усталостных отказах.

Поскольку частицы, которые удаляются с поверхности подшипника, осаждаются в масле и становятся зеркальным отражением повреждения поверхности, можно обнаружить начало и прогресс усталости при качении.

Определение частиц усталостного износа

Образование частиц усталостного износа

Поверхностная усталость начинается с микротрещин на поверхности или подповерхности подшипника качения.Подповерхностное растрескивание обычно зарождается на дефектах материала или включениях в подшипниковой стали. При высоком напряжении на контактных поверхностях качения подповерхностные микротрещины распространяются параллельно поверхности, в результате чего материал в конечном итоге смещается или растрескивается и образует частицы усталостного износа.

В последнее время повышенное внимание трибологов привлекает поверхностная усталость, вызванная вдавливанием твердых частиц. Риск поверхностной усталости, вызванной частицами, является наибольшим, когда твердые частицы примерно того же размера, что и динамические зазоры подшипника (частицы размера зазора), тверже, чем поверхности подшипника, и не слишком хрупкие.Это позволяет им входить в сопряжения подшипников и вмятины на опорных поверхностях, как показано на Рисунке 1. 1

Рис. 1. Размер зазора на поверхности подшипника вмятины 1

На опорных поверхностях, пострадавших от такого типа поверхностной усталости, наблюдаются массивные вмятины. Эти углубления имеют неправильную окружность, которая соответствует размерам твердых частиц, которые их образуют (рис. 2, вверху).

По мере увеличения концентрации частиц плотность вдавливания на поверхности увеличивается (рис. 2, в центре).Затем появляются несколько отдельных смежных углублений, соединяющих их путем слияния с образованием более крупных микролунок и, в конечном итоге, макропитаний (рис. 2, внизу).

Рис. 2. Растрескивание на поверхности
что началось с Solid
Вдавливание частиц

Частицы усталостного износа

Существует четыре типичных типа частиц износа, которые признаны типичными для контактной усталости при качении: частицы микрошарка, ламинарные частицы, крупные частицы и сферические частицы.

Микросколки

Частицы, образующиеся в результате микрооткрашивания на ранней стадии контактной усталости при качении, называются частицами износа, вызванного микростолковой усталостью. Удаление этих частиц обычно вызывает легкое обледенение поверхности без видимых язвочек или сколов.

Материал, отделившийся от этих поверхностей, может быть перекатан в мелкие пластинчатые частицы (пластинки), проходя через область контакта качения. Образующиеся таким образом частицы микростола относительно малы, их основной размер составляет от 10 до 30 микрон; однако их основной размер иногда достигает 50 микрон.

После перекатывания частицы микроскола имеют гладкую поверхность с толщиной обычно порядка одной десятой или менее размера главной оси. На рис. 3 показаны частицы микросколочного усталостного износа на феррограмме; и на рис. 4 эти частицы показаны на диаграмме фильтра.

Рис. 3. Опт, M 1000X, феррограмма

Рисунок 4.Опт, M 1000X, Фильтграмма

Частицы микростолового усталостного износа по внешнему виду похожи на частицы трущегося износа. Однако отношение крупных частиц (более 10 микрон) к мелким (менее 10 микрон) намного выше для усталостных частиц, чем для износа при трении (рисунки 3 и 4). Кроме того, концентрация частиц износа в виде микрошколов как в образцах масла, так и в консистентной смазке обычно низка по сравнению с таковыми при истирании (рис. 5).


Рис. 5. Опт, M 1000X, феррограмма

Частицы микроскола часто присутствуют одновременно в виде небольших сферических частиц, потому что оба являются продуктом ранней контактной усталости при качении (рис. 6). На рис. 7 показаны микрошариковые частицы, смешанные с массивными твердыми частицами загрязняющих веществ.

Рисунок 6.Опт, M 1000X, Феррограмма

Рис. 7. Opt, M 1000X, Фильтграмма

Частицы ламинарной усталости

Ламинарные частицы являются наиболее характерными частицами усталостного износа, образующимися в подшипниках качения. Ламинарные частицы являются результатом микрооткрашивания, которое в дальнейшем переросло в точечную коррозию и растрескивание видимой поверхности.

На рис. 8 показаны большие ламинарные частицы на поверхности дорожки качения подшипника до выкрашивания и смещения ламинарных частиц.Эти большие двумерные частицы могут быть разбиты на несколько пластинок меньшего размера путем дальнейшей обработки (перекатывания) в зоне контакта качения.


Рис. 8. Opt, точечная коррозия поверхности
дорожки качения подшипника

После многократного перекатывания до и после скалывания и перед смещением с опорной поверхности ламинарные частицы имеют несколько отличительных характеристик:

  • Ламинарные частицы представляют собой свободные металлические частицы размером от 50 микрон до нескольких сотен микрон в своих основных размерах с гладкими плоскими поверхностями и неправильным контуром.В некоторых подшипниках качения с консистентной смазкой крупные частицы ламинарной усталости могут достигать размера до нескольких миллиметров.
  • Ламинарные частицы часто имеют отверстия и складки вдоль них, как показано на рисунке 9.

    Рисунок 9. Opt, M 500X, Filtergram
  • Ламинарные частицы имеют высокое соотношение сторон, варьирующееся от 20: 1 до 50: 1. На рисунках 10 и 11 показаны отдельные частицы ламинарного усталостного износа размером от 50 до 100 микрон (Рисунок 10) и от 100 до 200 микрон (Рисунок 11).


Рис. 10.
Основные размеры
(L = от 50 м до 100 м) и измерения толщины
(H = от 1 м до 4 м) отдельных ламинарных частиц


Рисунок 11.
Измерения основных размеров (L = от 100 м до 200 м) и
d Измерение толщины
(H = 2-8 м) отдельных ламинарных частиц

Крупные частицы с глубоким выкрашиванием

Крупные частицы усталостного износа являются результатом дальнейшего разрушения поверхности точечной коррозии и выкрашивания.На этом этапе усталостные трещины проникли и распространились глубже в подповерхностный слой под углом примерно 45 градусов к направлению прокатки, как показано на Рисунке 12. 2


Рис. 12. Формирование крупных частиц усталостного износа 2

Таким образом, распространение усталостных трещин изменило направление. Это означает, что существует более высокий риск поломки подшипника. Подшипник с глубоким выкрашиванием обычно считается усталостным разрушением.Соответственно, наличие крупных частиц усталостного износа следует использовать как важный индикатор усталостного разрушения подшипника.

Кусковые частицы с глубоким сколом имеют две возможные физические особенности, возникающие при прохождении через контакты качения. Большинство крупных частиц представляют собой толстые пластинки, образовавшиеся в результате перекатывания. Их ширина обычно составляет от 5 до 20 микрон, а иногда даже больше. У них низкое соотношение сторон, примерно 10: 1, как показано на рисунках 13 и 14.

Рис. 13. Опция, M 500X, Фильтграмма

Рис. 14. Опция, M 500X, Фильтграмма

Когда усталостный износ перерос в глубокий скол, целостность поверхности нарушается. Может возникнуть граничный контакт металл-металл, приводящий к окисленным или перегретым крупным частицам (Рисунок 15), а также к скольжению по поверхности (полосам) или царапинам на крупных частицах, как показано на Рисунке 16.

Рисунок 15. Опция, M 200X, Фильтграмма

Рис. 16. Опция, M 500X, Фильтграмма

Из-за меньшего эффекта перекатывания и их значительной толщины в этих толстых ламинарных частицах не обнаруживается никаких отверстий или складок по сравнению с ламинарными частицами, отслаивающими поверхность.Эти особенности ясно демонстрируют, что эти крупные частицы являются результатом глубокого выкрашивания, что указывает на более тяжелое усталостное состояние подшипника, чем при растрескивании поверхности.

При другом типе глубокого скалывания образуются крупные частицы, похожие на гальку, без перекатывания. Галькообразные частицы, которые также можно рассматривать как крупные частицы, легко идентифицировать по их характерным трехмерным деталям. Размер этих частиц составляет от 10 микрон до нескольких сотен микрон.Их соотношение сторон колеблется от 5 к 1 до 1 к 1.

На рисунках 17 и 18 показаны галькообразные крупные частицы подшипников качения с масляной смазкой, размер которых на фильтрограммах составляет от 50 до 200 микрон.

Рисунок 17. Опция, M 500X, Фильтграмма

Рисунок 18.Опт, M 500X, Фильтграмма

Сферические усталостные частицы

По сравнению с другими типами усталостных частиц диаметр и количество сферических частиц обычно лучше показывают серьезность усталостного износа при контакте качения. Широко признано, что сферические частицы образуются не только при раннем распространении усталостной трещины, но и при других режимах износа и на различных стадиях износа.

Обычно мелкие сферические частицы размером менее 5 микрон вызывают усталость подшипников качения; тогда как сферы размером более 5 микрон являются продуктами других видов износа или источников проникновения, таких как скольжение, вспашка или кавитация. 3

Мелкие сферические частицы преимущественно образуются в усталостных трещинах подшипника качения, как показано на рисунке 19, и их можно увидеть на феррограмме в виде длинных цепочек маленьких сфер (рисунок 20). 3 Присутствие этих маленьких сферических частиц указывает на начало ранней поверхностной точечной коррозии. Скорее всего, эти маленькие сферы образовывались с микрошариковыми частицами, которые представляют собой небольшие пластинчатые частицы размером от 30 до 50 микрон (Рисунок 21).

Рис. 19. Маленькие сферические частицы
в усталостной трещине

Рис. 20. Малый сферический
Частицы на феррограмме 3

Подсчитано, что при выходе из строя подшипников качения из-за поверхностной усталости образуется несколько миллионов сферических частиц.На рисунке 22 показаны многочисленные маленькие сферы в образце масла подшипника качения. Однако подшипники, испытанные при более высоких, чем обычно, рабочих нагрузках в чистых системах смазки, испытывают поверхностную усталость без образования значительного количества сферических частиц. 3

Некоторые подшипники с консистентной смазкой, в том числе малые подшипники качения с диаметром наружного кольца менее 2 микрон и большие поворотные подшипники диаметром до 5 метров, также претерпевают значительную поверхностную усталость без образования мелких сферических частиц.

Рис. 21. Опт, M 1000X, Феррограмма

Рис. 22. Опт, M 1000X, Феррограмма

Мелкие сферические частицы размером менее 5 микрон часто встречаются в других системах смазки – обычно в дизельных двигателях, связанных с нормальным износом от трения и скольжения.

Считается, что крупные сферические частицы железа (более 10 микрон) в подшипниках качения не образуются в усталостных трещинах подшипников. Более вероятно, что они возникают в результате скольжения по поверхности, сварки, вспашки и т. Д.

Если они смешаны с крупными ламинарными частицами и / или крупными частицами (рис. 23), они, вероятно, образовались на стадии глубокого скалывания. Эти большие сферические частицы могут иметь размер от 50 до 100 микрон и часто проявляют признаки перегрева и плавления (рис. 24).

Рис. 23. Opt, M 500X, Фильтграмма

Рисунок 24 Опция, M 500X, Фильтграмма

Поскольку крупные сферические частицы являются продуктом локального контакта металла с металлом и высоких температур трения между контактными поверхностями качения, их присутствие часто считается дополнительным или подтверждающим признаком для оценки уровней серьезности износа.

Например, износ при скольжении, связанный с крупными сферическими частицами, вероятно, более серьезен, чем аналогичные ситуации износа при скольжении, в которых отсутствуют сферические частицы. Это потому, что сферические частицы указывают на более высокую температуру поверхности.

Методы идентификации

Помимо обсуждения образования частиц усталостного износа и различных типов частиц усталостного износа, в главе об анализе частиц усталостного износа в книге доктора Динга также рассказывается о методах, используемых для определения полос скольжения на поверхности частиц усталостного износа, полосатых частиц усталостного износа из смазки. подшипники качения с масляной смазкой и тепловое воздействие частиц усталостного износа, что является полезным дополнительным признаком при оценке степени усталостного износа поверхности.Каждое объяснение техники включает в себя многочисленные фотографии частиц, образовавшихся в результате различных упомянутых причин.

В связи с корреляцией между ухудшением усталостного износа и характеристиками частиц износа в эту главу включены несколько таблиц атласа степени усталостного износа качения (таблица 1).

В этих таблицах степень серьезности усталости подшипников оценивается по пяти уровням: от начального усталостного износа, связанного с микрооткрашиванием (уровень 1), до значительного усталостного износа с глубоким выкрашиванием (уровень 5).На каждом уровне серьезности фотографии типичных частиц усталостного износа, соответствующих поверхностей усталостного износа и типичных областей применения отображаются в Атласе степени серьезности усталостного износа подшипников качения.

Нажмите здесь, чтобы увидеть диаграмму 1 с цифрами с 25 по 36.

Эта глава, как и многие другие в книге, также содержит тематическое исследование, демонстрирующее, как усталостный износ может повредить оборудование, в данном конкретном случае как он вызвал повреждение подшипников в различном горнодобывающем оборудовании.Пример охватывает длительный период мониторинга состояния, с 1992 по 2000 год.

Он включает несколько фотографий поврежденных компонентов, а также фотографии частиц износа до и после выхода из строя подшипника. Практический пример демонстрирует, что измерения концентрации твердых частиц в сочетании с анализом частиц износа могут помочь в выявлении твердых загрязняющих частиц и помочь предсказать, как это повлияет на срок службы и надежность подшипников.

Список литературы

  1. Pall Corporation.(1994). Основы контроля загрязнения и фильтрации . Ист-Хилл, Нью-Йорк.
  2. Джин X. и Канг Н. (1989). Исследование усталостного разрушения контактов подшипников качения с помощью макро-наблюдения и микроанализа . Труды Международной конференции по износу материалов, Денвер, Колорадо.
  3. Андерсон, Д. (1982) Атлас частиц износа (пересмотренный). Отчет NAEC. Центр инженерной авиации ВМС, Управление передовых технологий, Отдел инженерного обеспечения вспомогательного оборудования.С. 92-163.

Моделирование усталостного износа эластомеров

  • 1.

    Ратнер С.Б. Износ полимеров как процесс усталостного разрушения // Теория трения и износа . : Наука, 1965. С. 156–159.

    Google ученый

  • 2.

    Ратнер, С. А., Лурье Э.Г. Истирание полимеров как термически активируемый кинетический процесс. АН СССР , 1966, т. 166, нет. 4. С. 909–912.

    Google ученый

  • 3.

    Износ резины при трении: сб. Статьи , Евстратов, В.Ф., М .: Книмия, 1964.

    ,
  • ,
  • , 4.

    , Крагельский, И.В. М., Непомнящий Е.Ф. Механизм усталости при упругом контакте // Механика и машиностроение. М .: Изд – во АН СССР, , 1963. с.49–56.

    Google ученый

  • 5.

    Крагельский, И.В. , Непомнящий Е.Ф., Теория износа высокоэластичных материалов // Пластмассы в подшипниках скольжения, . М .: Наука, 1965. С. 49–56.

    Google ученый

  • 6.

    Крагельский И.В., Резниковский М.М., Бродский Г.И., Непомнящий Е.Ф. Контактная усталость высокоэластичных материалов при трении.9. С. 30–34.

    Google ученый

  • 7.

    Кларк В.Т., Ланкастер Дж. К., Разрушение и поверхность угля при многократном скольжении, Wear , 1963, т. 6, вып. 6. С. 467–482.

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Керридж М. и Ланкастер Дж. К., Стадии процесса сильного металлического износа , Proc. Рой. Soc., 1956, т. 236. С. 250–254.

    Google ученый

  • 9.

    Эйсс, Н.С., младший, Усталостный износ полимеров, ACS Symposium Series , 1984, vol. 50. С. 78–82.

    Google ученый

  • 10.

    Mars, W.V. и Фатеми А. Обзор литературы по методам анализа усталости резины, Int. J. Fatigue , 2002, т. 24. С. 949–961.

    Артикул МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 11.

    Кэдвелл, С.М., Меррилл, Р.А., Сломан, К.М., Йост, Ф.Л., Усталостная долговечность резины в динамике, Ind. Eng. Chem. , 1940, т. 12. С. 19–23.

    Google ученый

  • 12.

    Филдинг, Дж. Х., Flex Life и кристаллизация синтетического каучука, Ind. Eng. Chem. , 1943, т. 35, нет. 12. С. 1259–1261.

    Артикул Google ученый

  • 13.

    Справочник по формованной и экструдированной резине , Goodyear Tire and Rubber Company, 1969.

  • 14.

    Аюб, Г., Наит-Абдельазиз, М., и Заири, Ф., Прогнозирующие факторы многоосного усталостного ресурса каучуков: применение последних разработок для SBR с углеродным наполнителем, Int. J. Fatigue , 2014, т. 66. С. 168–176.

    Артикул Google ученый

  • 15.

    Жардин А., Леблон Ж.– Б., Бергезан Д., Портильятти М. Теоретическое моделирование и экспериментальное исследование усталости эластомеров при циклических нагрузках переменной амплитуды, Comp.Ренд. Mécan. , 2014, т. 342, нет. 8. С. 450–458.

    Артикул Google ученый

  • 16.

    Чжан Дж., Сюэ Ф., Ван Ю., Чжан Х. и Хан С. Прогноз усталостной долговечности резины на основе энергии деформации под влиянием температуры, R. Soc. . Open Sci. , 2018, т. 5, стр. 180951.

    Статья Google ученый

  • 17.

    Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М .: Высшая школа, 1961.

    Google ученый

  • 18.

    Костецкий Б.И. Трение и износ деталей машин // Тр. 2-я Всесоюзная конф. по трению и износу в машинах , Vol. 4. М .: АН СССР, 1951. С. 201–208.

    Google ученый

  • 19.

    Горячева И.Г., Механика фрикционного взаимодействия , М .: Наука, 2001.

    Google ученый

  • 20.

    Горячева И.Г. и Чекина О.Г., Модель усталостного разрушения поверхностей , S v. J. Frict. Одежда, 1990, т. 11, вып. 3. С. 389–400.

    Google ученый

  • 21.

    Горячева И.Г. , Чекина О.Г. Износ поверхности: от моделирования микротрещин к анализу изменения формы // Изв. РАН. МТТ .1999. 5. С. 131–147.

    Google ученый

  • 22.

    Горячева, И.Г., Торская Е.В. Моделирование усталостного износа двухслойного упругого полупространства при контакте с периодической системой инденторов // Износ , 2010, т. 268, нет. 11–12. С. 1417–1422.

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Чекина О.Г. Моделирование разрушения поверхностных слоев при контакте шероховатых тел // Прочн. Пластич. , 1996, т. 1. С. 186–191.

    Google ученый

  • 24.

    Александров В.М., Горячева И.Г., Торская Е.В. Скользящий контакт гладкого индентора и вязкоупругого полупространства (трехмерная задача), Докл. Phys. , 2010, т. 55, нет. 2. С. 77–80.

    ADS Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 25.

    Горячева И.Г., Степанов Ф.И., Торская Е.В. Скольжение гладкого индентора по вязкоупругому полупространству при наличии трения // ПМТФ. Математика. Мех. , 2015, т.79, нет. 6. С. 596–603.

    MathSciNet Статья Google ученый

  • 26.

    Степанов Ф.И. Скольжение двух гладких инденторов по вязкоупругому основанию при наличии трения. Мех. Tech. Phys. , 2015, т. 56, нет. 6. С. 1071–1077.

    ADS MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 27.

    Джонсон, К.Л., Контактная механика, , Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 1985.

    Забронировать МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 28.

    Степанов Ф.И. , Торская Е.В. Исследование напряженного состояния вязкоупругого полупространства при скользящем контакте с гладким индентором. Одежда , 2016, т. 37, нет. 2. С. 101–106.

    Google ученый

  • 29.

    Горячева И.Г., Маховская Ю.Ю., Морозов А.В., Степанов Ф.И., Трение эластомеров: моделирование и эксперимент, , М .: Ижевский институт компьютерных наук, 2017.

    Google ученый

  • 30.

    Баренблатт, Г.И., Течение, деформация и разрушение: лекции по механике жидкости и механике деформируемого твердого тела для математиков и физиков , Кембридж: Cambridge University Press, 2014.

    Книга МАТЕМАТИКА Google ученый

  • Износ | физика | Britannica

    Wear , удаление материала с твердой поверхности в результате механического воздействия, оказываемого другим твердым телом.Износ в основном возникает как прогрессирующая потеря материала в результате механического взаимодействия двух поверхностей скольжения под нагрузкой. Износ – это настолько универсальное явление, что два твердых тела редко скользят друг по другу или даже касаются друг друга без измеримого переноса материала или потери материала. Таким образом, монеты изнашиваются в результате постоянного контакта с тканями и пальцами человека; карандаши изнашиваются после скольжения по бумаге; рельсы изнашиваются в результате продолжающегося катания по ним колес поезда.Только живые существа (например, костные суставы) в некотором смысле невосприимчивы к необратимым повреждениям, вызванным износом, поскольку они обладают свойством повторного роста и заживления.

    Существует четыре основных типа износа: адгезионный, абразивный, коррозионный и поверхностный износ.

    Британская викторина

    Викторина “Все о физике”

    Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения для циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.

    Самый распространенный тип, адгезионный износ, возникает из-за сильных адгезионных сил, возникающих на границе раздела двух твердых материалов. Когда твердые поверхности прижимаются друг к другу, происходит тесный контакт через множество небольших участков или стыков. Во время скольжения эти стыки продолжают образовываться и разрушаться, и, если стык не разрывается вдоль исходной границы раздела, образуется частица износа. Эти частицы в конечном итоге отрываются. Адгезионный износ нежелателен по двум причинам: во-первых, потеря материала в конечном итоге приведет к ухудшению работы механизма; и, во-вторых, образование крупных частиц износа в плотно пригнанных элементах скольжения может вызвать заклинивание механизма на ранней стадии его срока службы.Адгезионный износ металлических поверхностей без смазки во много раз больше, чем для эффективно смазываемых.

    Абразивный износ возникает, когда твердая шероховатая поверхность скользит по более мягкой, образуя на ней бороздки. Это также может быть вызвано незакрепленными абразивными частицами, катящимися между двумя мягкими поверхностями скольжения, или частицами, застрявшими в одной из противоположных поверхностей. Абразивные фрагменты, переносимые потоком жидкости или газа, могут изнашивать поверхность, если они ударяются о поверхность с высокой скоростью. Поскольку абразивный износ происходит, когда абразивный материал является шероховатым и тверже, чем поверхность, подлежащая шлифованию, его можно предотвратить, либо исключив твердые, шероховатые составляющие, либо сделав еще более твердую защищаемую поверхность.

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

    Коррозионный износ возникает всякий раз, когда газ или жидкость химически атакуют поверхность, оставшуюся открытой в результате процесса скольжения. Обычно, когда поверхность корродирует, продукты коррозии (например, патина) имеют тенденцию оставаться на поверхности, тем самым замедляя дальнейшую коррозию. Но если имеет место непрерывное скольжение, действие скольжения удаляет поверхностные отложения, которые в противном случае защищали бы от дальнейшей коррозии, которая, таким образом, происходит быстрее.Поверхность, подвергшаяся коррозионному износу, обычно имеет матовый, относительно гладкий вид.

    Поверхностный усталостный износ возникает в результате повторяющихся высоких напряжений, возникающих при качении, например, металлических колес на гусеницах или качения шариковых подшипников в машине. Напряжение вызывает образование подповерхностных трещин либо в движущемся, либо в неподвижном элементе. По мере роста этих трещин крупные частицы отделяются от поверхности, и возникает точечная коррозия. Поверхностный усталостный износ является наиболее распространенной формой износа таких элементов качения, как подшипники или шестерни.Для поверхностей скольжения адгезионный износ обычно протекает достаточно быстро, чтобы не успеть возникнуть усталостный износ поверхности.

    Хотя процесс износа обычно считается вредным, и в большинстве практических ситуаций так оно и есть, у него есть и практическое применение. Например, многие методы изготовления поверхности на произведенном объекте зависят от абразивного износа, в том числе опиливание, шлифование, притирка и полировка. Многие пишущие инструменты, в основном карандаш, мелок и мел, зависят от адгезионного износа.Другое применение – износ резцов у грызунов. Эти зубы имеют твердое эмалевое покрытие вдоль внешней изогнутой поверхности, но только мягкий дентин на внутренней поверхности. Следовательно, абразивный и адгезивный износ, который происходит быстрее на более мягкой стороне, способствует сохранению острой режущей кромки на зубах.

    Типы износа и эрозии: адгезионная, абразивная, усталостная и разрушение

    Износ – это процесс эрозии, возникающий в результате контакта с поверхностью. Существует множество факторов окружающей среды, которые могут повлиять на скорость износа материала в процессе эксплуатации, такие как нагрузка, температура, тип поверхностного контакта, а также тип материала.

    Треснувший блок цилиндров или прокладка двигателя – типичный пример неисправности, связанной с износом, которую можно устранить с помощью смазочных материалов.

    Износ – это процесс эрозии, возникающий в результате контакта с поверхностью. Материал либо удаляется, либо деформируется с одной поверхности в результате механического воздействия другой поверхности. Существует множество факторов окружающей среды, которые могут повлиять на скорость износа материала в процессе эксплуатации, такие как нагрузка, температура, тип поверхностного контакта, а также тип материала.Трибология – это исследование процесса износа, включая адгезионный износ, абразивный износ, поверхностную усталость, истирающий износ, эрозионный износ, а также коррозионный и окислительный износ.

    Категории износа

    Процесс износа можно разделить на три стадии: первичный, вторичный и третичный. Первичная стадия также известна как ранний период приработки, и во время этой стадии поверхности адаптируются друг к другу, а степень износа может широко варьироваться от низких до высоких предельных значений. Вторичная стадия также известна как процесс среднего возраста, и на этой стадии скорость износа стабильна.Большая часть срока службы материала приходится на этот этап, но этот этап может быть сокращен в тяжелых условиях с более высокими скоростями деформации, температурой или скоростью скольжения. Третичная стадия также известна как период старости, и на этой стадии материал быстро разрушается из-за высокой скорости износа.

    Клейкий износ

    Адгезионный износ возникает, когда поверхности испытывают фрикционный контакт. Обычно, когда две поверхности движутся друг относительно друга, частицы износа смещаются с одной поверхности и снова прикрепляются к другой.Степень шероховатости поверхности определяет интенсивность движения материала в пластической зоне, которая образуется между двумя поверхностями во время износа. Поскольку плотность энергии системы должна увеличиваться, чтобы материал мог течь, для этого процесса требуется высокое контактное давление.

    Абразивный износ

    Напротив, абразивный износ происходит, когда более твердая поверхность движется относительно более мягкой поверхности. В этом случае только более мягкая поверхность будет терять материал из-за шероховатости более твердой поверхности.Абразивный износ можно разделить по типу: двухчастный или трехчастный абразивный износ. Двухкомпонентный износ происходит, когда частицы на более твердой поверхности или зернистость удаляют материал с более мягкой поверхности. Трехкомпонентный износ происходит, когда частицы не сдерживаются и свободно катятся или скользят по поверхности.

    Усталость от износа и отказ от износа

    Хотя адгезионный и абразивный износ являются наиболее распространенными механизмами износа, в определенных ситуациях наблюдается множество других механизмов износа.При поверхностной усталости материал ослабляется в результате циклического нагружения, и частицы отрываются от поверхности за счет роста поверхностных или подповерхностных микротрещин. Эти частицы затем могут изнашиваться, поскольку поверхности движутся относительно друг друга. Точно так же фреттинг-износ вызывается циклическим трением двух поверхностей. Со временем трение или трение удаляет частицы с поверхностей, которые затем могут способствовать дальнейшему износу. Напротив, эрозионный износ включает короткое скольжение и развивается в течение очень короткого промежутка времени.Во время эрозионного износа частицы сталкиваются с поверхностью материала и постепенно удаляют материал за счет повторяющихся деформаций. При транспортировке абразивных частиц этот тип износа особенно часто встречается в системах трубопроводов. Наконец, коррозионный и окислительный износ возникает, когда химическая реакция между изношенным материалом и корродирующей средой приводит к потере материала на изношенной поверхности.

    Износ может произойти в любое время, когда две поверхности соприкасаются и движутся относительно друг друга.Износ можно уменьшить за счет использования смазок, защищающих обе поверхности. Важно определить типы износа, которые могут присутствовать в любой конкретной ситуации, а затем определить тип смазки, которая будет наиболее эффективной против этого механизма износа.

    Узнайте, как приложение может помочь остановить коррозию там, где она начинается

    СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ

    Механизм усталостного износа конструкционной керамики.

    Abstract

    Роль усталости как возможного фактора износа керамики во время скольжения при повторном проходе была исследована с целью улучшения фундаментального понимания процессов удаления материала при поверхностном нагружении конструкционной керамики.Новый экспериментальный метод, состоящий из синхронизированного двухосного повторного нагружения сферы на плоской пластине, был разработан для моделирования условий напряжения при многократном прохождении скольжения. Этот метод был применен в качестве стендовых испытаний для оценки износостойкости и количественной оценки накопления поверхностных повреждений структурной керамики, вызванных контактом. Устройство для циклической усталостной вдавливания было разработано для удовлетворения требований этого исследования. Это исследование состояло из повторных испытаний на вдавливание с одноосной нормальной нагрузкой и с синхронизированными двухосными (нормальными и тангенциальными) нагрузками в условиях частичного контакта скольжения.Испытания проводились с шариками из оксида алюминия 99,5% и плоскими пластинами из трех конструкционных керамических материалов: на основе спеченного оксида алюминия, на основе горячего прессования на основе нитрида кремния и горячего прессования на основе оксида алюминия / карбида титана. При испытаниях на циклическое вдавливание на контактной поверхности наблюдалось накопление микромасштабных повреждений поверхности (осколков). Не наблюдалось крупномасштабного удаления материала из-за сцепления макромасштабных трещин; фактический износ произошел в режиме усталости в микромасштабе при выдергивании зерна; удаленные зерна впоследствии фрагментировались в хрупком режиме.Поверхностное повреждение микромасштаба стало более серьезным по мере увеличения числа циклов вдавливания и значительно увеличилось, когда циклические горизонтальные тяги были добавлены к нормальным нагрузкам. Макромасштабные кольцевые / подковообразные трещины инициировались и распространялись по границам зерен вблизи контактной кромки, и было показано, что керамика имеет пороговые значения для возникновения усталостной макротрещины при повторяющихся вдавливаниях.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.