Tipuri de uzură: clasificare și caracteristici de uzură

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Uzura este înțeleasă ca distrugerea treptată a suprafețelor de frecare ale diferitelor perechi. Există multe tipuri de îmbrăcăminte. Ele se datorează diverselor motive. Dar toate au un lucru în comun - particulele sunt separate de materialul de bază. Acest lucru duce la o întrerupere a funcționării mecanismelor, iar în alte cazuri poate provoca defectarea acestora. Golurile din articulații cresc, aterizările încep să bată ca urmare a formării unei reacții semnificative. Acest articol discută principalele tipuri de uzură, oferă caracteristicile acestora și clasificarea generală.

Caracteristici ale uzurii abrazive

Un abraziv este un material fin dispersat de origine naturală sau artificială, cu o duritate semnificativă suficientă pentru a zgâria alte materiale mai puțin dure.

Tip de uzură a suprafeței, în care are loc o distrugere a structurii și integrității stratului de suprafață atunci cândinteracțiunea cu microparticulele solide se numește abraziv. Trebuie anulat faptul că pentru acest tip de distrugere, viteza de frecare trebuie să fie foarte semnificativă (câțiva metri pe secundă). Deși la funcționare prelungită, distrugerea are loc chiar și la viteze și forțe de strângere mai mici.

Rolul substanțelor abrazive poate fi atât obiecte fixe (faze solide ale oțelurilor și aliaje), cât și particule străine în mișcare care au căzut în zona de contact a suprafețelor de frecare (nisip, praf și altele).

Următorii factori influențează cantitatea de uzură abrazivă și intensitatea acesteia:

• natura de origine a particulelor abrazive;
• mediu de operare al mecanismului (grad de agresivitate);
• proprietățile materialelor perechilor de frecare;
• încărcări de impact;
• indicatori de temperatură și mulți alții.

Abraziune cu particule dure (granule)

Acest tip de uzură mecanică apare atunci când boabele abrazive intră în contact cu metalul sau alt material. Indicele de duritate al acestor particule depășește semnificativ indicele de duritate al metalului însuși. Acest lucru duce la deformarea materialelor perechilor de frecare, la apariția solicitărilor de oboseală și la abraziunea suprafeței.

Dacă mecanismul funcționează în condiții de sarcini alternante frecvente, atunci efectul efectelor nocive ale abrazivului este sporit. În acest caz, particulele abrazive lasă nu numai urme, ci și urme pe suprafața metalică.

Cu o creștere a fracției de substanță abrazivă,uzura abraziva. Particulele abrazive sunt foarte dure, dar în același timp fragile. Prin urmare, corpurile mari pot fi măcinate în altele mai mici.

Caracteristici ale uzurii oxidative

Acest tip de uzură apare atunci când pe suprafața pieselor de frecare apare o peliculă de oxid liber, care este îndepărtată rapid de pe suprafață ca urmare a frecării. Majoritatea materialelor de inginerie tind să se oxideze în aer la temperaturi ridicate. Prin urmare, mecanismele care funcționează fără lubrifiere și fără sistem de răcire sunt supuse acestui tip de uzură a pieselor.

Cu cât este mai mare rata de distrugere a peliculei de oxid și cu cât este mai mare rata de formare a acestuia, cu atât mai intensă este uzura suprafețelor.

Acest tip de uzură este tipic pentru îmbinările cu balamale și cu șuruburi, diferite mecanisme de suspensie și, într-adevăr, pentru toate unitățile care funcționează fără lubrifiere.

Odată cu creșterea vitezei de frecare, temperatura suprafețelor de frecare crește. Aceasta duce la intensificarea proceselor distructive. O creștere a sarcinilor de șoc are un efect similar.

Uzură din cauza deformării plastice

Acest tip de uzură a pieselor mașinii este tipic pentru unitățile foarte încărcate. Esența sa constă în schimbarea formelor geometrice ale produsului sub influența unor sarcini semnificative.

Este cel mai tipic pentru conexiunile cu cheie și caneluri, precum și pentru filete, știfturi și așa mai departe.

Similardeformarile pot aparea si la articulatiile angrenate. Și nu trebuie să fie rapizi. Încărcarea este factorul cheie aici.

Adesea astfel de deformații apar pe șinele și roțile materialului rulant. Pentru a preveni, este necesar să se organizeze prevenirea și examinarea în timp util a elementelor structurale.

Uzură din cauza ciobirii

Clasificarea prezentată a tipurilor de uzură nu va fi completă dacă pierdem din vedere așa-numita uzură ca urmare a ciobirii. Esența sa este următoarea. În condiții severe de funcționare (poate chiar extreme), straturile de suprafață ale pieselor de frecare suferă transformări structurale și de fază. Motivele în diferite cazuri sunt temperaturile ridicate, condițiile de încălzire și răcire, presiunea ridicată și altele. Proprietățile straturilor rezultate diferă semnificativ de cele ale materialului original. De regulă, aceste faze sunt fragile și se rup sub sarcină.

Astfel, dungi albe caracteristice se formează pe oțel și fontă în timpul frecării fără lubrifiere. Aceste zone nu pot fi gravate nici măcar cu o soluție de acizi azotic sau fluorhidric în alcool. Specialiștii în domeniul științei metalelor numesc această formațiune un strat alb. Are o duritate Rockwell destul de mare și este foarte fragilă. Un laborator a efectuat analiza de fază și structurală a stratului alb. S-a dovedit că este un amestec mecanic de martensită și cementită. De asemenea, conține o cantitate mică de ferită. Ultimul lucru din elmic și nu poate reduce duritatea.

Formarea (sinteza) acestei substanțe este însoțită de apariția unor forțe interne dăunătoare de tracțiune și compresiune. Când vectorii tensiunilor interne coincid cu sarcinile externe ale piesei, se formează mici fisuri pe suprafața acesteia în zona stratului alb. Aceste microfisuri sunt concentratoare și acumulatori de tensiuni, ceea ce duce la ruperea fragilă a produsului în ansamblu.

Purtare prin coroziune

Acest proces are loc pe suprafețe care sunt în contact strâns una cu ceal altă. Motivul sunt fluctuațiile. Trebuie remarcat faptul că materialele corpurilor perechii de frecare pot fi foarte diferite (metal-metal sau nemetal-metal).

Acest fenomen are loc deja la deplasări minime ale corpurilor (aproximativ 0,025 micrometri).

Ca urmare a fluctuațiilor, pe suprafețe apar centre de coroziune, care cresc și duc la distrugerea stratului de suprafață.

Uzura prin cavitație vibratorie

Acest tip de uzură apare atunci când produsele funcționează într-un mediu lichid. Deși poate apărea și atunci când un jet de lichid lovește o parte a unei mașini sau a unui mecanism. Fizica procesului este după cum urmează. Presiunea lichidului la limita de fază (între lichid și solid) scade, ceea ce duce la apariția așa-numitelor bule de cavitație. Intensitatea acestei uzuri depinde de conținutul de aer din fluid și de presiunea exterioară.

O vibrație sonoră poate servi drept catalizator. Mai ales dăunătoare în acest caz sunt vibrațiile spectrului ultrasonic. Foarte des, un astfel de fenomen dăunător are loc în piesele de frecare ale motoarelor cu ardere internă. Cercetările arată că cavitația sonică se uzează de trei până la patru ori mai repede decât frecarea.

Uzură din cauza fisurilor termice

Această problemă este tipică pentru roțile vagoanelor și locomotivelor de cale ferată. În timpul deplasării trenului, mecanicul trebuie adesea să încetinească. Acest lucru face ca roțile să alunece și să se încălzească. La creșterea vitezei, suprafața de frecare se răcește destul de repede. Un astfel de ciclu termic duce la formarea multor fisuri pe suprafața roții. Acest lucru accelerează semnificativ uzura produsului. În prezent, oțelurile aliate speciale sunt folosite pentru producția de roți de cale ferată. Dar mai devreme a fost folosit oțel de calitate obișnuită. Roțile vechi sunt încă folosite astăzi pe multe trenuri, așa că această problemă este încă relevantă.

Moduri de a face față fisurilor termice

Cea mai eficientă măsură de combatere a fisurilor termice va fi asigurarea unei răciri intensive. Pentru aceasta pot fi folosite uleiuri și grăsimi speciale. În cazul roților de tren, această măsură, din motive evidente, nu este potrivită. În acest caz, puteți juca pe compoziția chimică a materialului și puteți alege o calitate de oțel mai favorabilă din acest punct de vedere. Anumite clase de oțeluri aliate au un coeficient de dilatare scăzut. Și această proprietate poate fi folosită în avantaj.

Unelecaracteristici de uzură prin eroziune

Având în vedere tipurile de frecare și uzură, nu putem pierde din vedere așa-numita uzură prin eroziune. În termeni simpli, aceasta este distrugerea suprafețelor sub influența mediului.

În inginerie, acest concept se referă la distrugerea suprafețelor pieselor mașinii și ansamblurilor mecanismelor sub influența factorilor de mediu. Astfel de factori de influență includ fluxurile de aer și lichid, abur sau diverse gaze. Cauza uzurii este, ca și înainte, frecarea. Numai în acest caz nu acționează particulele abrazive, ci moleculele de gaz sau lichide.

Microfisuri apar în timpul acestui proces. Moleculele de lichid și abur sub presiune mare pătrund în ele și contribuie la distrugerea tuturor straturilor de suprafață ale produselor.

Lichidul sau aburul pot conține și particule abrazive în suspensie. În acest caz, un astfel de amestec va cauza distrugere abraziv-erozivă și uzură.

Uzura prin oboseală și caracteristicile sale

Tipurile de uzură și încălcări ale geometriei sunt foarte diverse. Multe probleme pentru inginerii proiectanți și inginerii mecanici sunt cauzate de spargerea prin oboseală a suprafețelor pieselor. Această „afecțiune” este foarte insidioasă. Fenomenul de deformare prin oboseală apare în piesele care funcționează timp îndelungat în condiții de încărcări alternante. Aceasta este o „boală” caracteristică a articulațiilor angrenajului.

Acest tip de uzură este însoțit de inițierea fisurilor la suprafață și de penetrarea acestoraadânc în produs. O întreagă rețea de astfel de microfisuri apare pe o suprafață nesemnificativă. Sub influența presiunilor și temperaturilor, mici bucăți disparate de metal se desprind din corpul principal și cad. Un rol important în acest proces îl joacă lubrifiantul (ulei), care pătrunde în microfisuri și favorizează distrugerea.