3. Виды изнашивания и методы их определения.

Под изнашиванием понимают процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела или накопления остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы тела (ГОСТ 27674-88. Обеспечение износостойкости изделий). Износ есть результат изнашивания, определенный в единицах длины, объема, массы и др. Износостойкость оценивается величеной, обратной скорости или интенсивности изнашивания, износостойкость проявляется по разному в зависимости от условий трения и вида изнашивания.

Изнашивания по характеру воздействия на поверхность трения и протекающих на ней процессов при эксплуатации оборудования принято подразделять на следующие виды:

Механическое изнашивание, к которому относятся: абразивное, гидроабразивное, эрозионное, гидроэрозионное, кавиационное, усталостное, изнашивание при фреттинге, изнашивание при заедании;

Коррозионно-механическое: окислительное, изнашивание при фреттинг-коррозии, водородное, электроэрозионное.

Механическое изнашивание происходит в результате механического воздействия на поверхность трения детали; в отличие от коррозионно-механического изнашивания, происходящего в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и электрическим взаимодействием материала со средой.

Абразивное изнашивание является механическое изнашиванием в результате в основном режущего или царапающего действия твердых частиц.

Эрозионное изнашивание происходит в результате воздействия на поверхность потока жидкости (гидроэрозионное) или газа (газоэрозионное). Если в потоке жидкости (газа) находится твердые частицы, то их воздействие на поверхность тела вызывает гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание.

Кавитационное изнашивание возникает, если при передвижении жидкости относительно тела в ней нарушается сплошность, образуются пузырьки, которые захлопываются вблизи поверхности, ударно воздействуя на нее.

Усталостное изнашивание характеризуется усталостным разрушением поверхностного слоя при многократном его деформирования при трении.

Изнашивание при заедании является результатом схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую.

Если основное влияние на процессы изнашивания оказывает образовавшиеся на поверхности окисные пленки, то та» изнашивание называют окислительным.

Изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии имеет место при малых относительных колебательных перемещениях сопряжений деталей и различается степенью воздействия окружающей среды.

Электроэрозионное изнашивание обусловлено воздействию, проходящего через контакт деталей электрического тока.

Водородное изнашивание возникает при концентрации водорода в поверхностных слоях трущихся тел.

Кинетика изнашивания характеризуется диаграммой износ время. Эта диаграмма в зависимости от вида изнашивания, режим и условий работы трущихся материалов может иметь различный.характер.

Традиционная диаграмма содержит три участка: участок приработки деталей, участок установившегося изнашиванию, участок катастрофического изнашивания.

Количественно процесс изнашивания оценивается скорость изнашивания=h/t, отношением износа h к интервалу времени t течение которого он возник; или интенсивностью изнашивания, 1= h/L - отношением износа к пути, пройденному точка контакта поверхности.

Испытания на изнашивание подразделяют на лаборатории стендовые, полигонные, эксплуатационные. Схемы лабораторных испытаний разнообразны и моделируют режимы реальной эксплуатации узлов и деталей трения. Для оценки состояния трибосопряжений и прогнозирования остаточного ресурса необходимо уметь определить вид изнашивания и скорости; протекания данного вида изнашивания.

Для оценки износа трибосопряжений в условиях эксплуатации используют методы анализа состояния смазочного материала наличия в нем продуктов износа. Существует ряд метода обнаружения, количественного и качественного анализа продукта износа в смазочном материале. Электростатический метод контроля частиц применяют для диагностики дефектов деталей газовоздушного тракта, вызванных пригаром, коррозией, касанием лопаток ротора о статор. Метод основан на измерении газостатических-разрядов частиц износа (размером от 20 до 2000 Мкм), выносимых поверхности поврежденных деталей потоком газа.

Для определения содержания и контроля металлов в смазочном материале нашли применение методы рентгено-флюоресцентного и радиометрического анализа, атомно-эмиссионного спектрального анализа, спектрометрии высокочастотного индукционного аргонового плазменного источника.

Для регистрации ферромагнитных частиц износа и выявления тренда изнашивания используют вихретоковые и магнито-индуктивные датчики.

Для дистанционного измерения и контроля износа и коррозии используют метод поверхностной или тонкослойной активации. Метод основан на облучении поверхности изделия и измерении интен­сивности излучения образованной радионуклидной метки. Измене­ние интенсивности излучения переводится в характеристики уноса вещества по градуировочной кривой. Дистанционный контроль проводится в широких пределах от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров с точностью 5-15% для любого количества участков и по любой временной программе. Методика безопасна и экологически чиста. Метод поверхностной активации применяют:

• для диагностирования износа деталей машинного обору­дования (двигателей, компрессоров, насосов, зубчатых передач и др.);

• для диагностирования коррозии трубопроводов, арматуры, реакторов, резервуаров и др.;

• для оценки содержания продуктов износа в смазочных материалах.

Толщинометрия

Для измерения толщины стенок аппарата и других деталей с результате износа и коррозии используют приборы, работающие на различных физических принципах: радиометрии, акустики (импульсные, по фазе прошедших через изделие ультразвуковых волн, резонансные), магнитных полей, радиоволновые и др.

Наибольшее распространение нашли ультразвуковые контактные толщиномеры, позволяющие обследовать объекты с односторонним доступом. Основные стандарты на методы толщинометрии:

ГОСТ 18061-90. Толщиномеры радиоизотопные для листовых и ленточных материалов.

ГОСТ 22238-82. Контроль неразрушающий. Меры образцовые для проверки толщиномеров неорганических покрытий.

("ОСТ 28782-90. Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.

ГОСТ 8.495-83. ГСИ. Толщиномеры ультразвуковые контактные. Методы и средства проверки.

Методика измерения толщины плакирующего слоя биметаллических труб ультра­звуковым методом. (ИЦУ-19-89) - М.: ЦНИИТМАШ, 1989.

ПНАЭ Г-7-031-91. Ультразвуковой контроль. Часть III. Измерение толщины монометаллов, биметаллов и антикоррозионных покрытий.

При использовании толщиномеров зарубежного производства они должны иметь сертификаты на соответствие отечественным стандартам.

Другую нормативную документацию по толщинометрии смотри в разделах по соответствующему оборудованию.

ЛИТЕРАТУРА

ГОСТ 23.201-78. Обеспечение износостойкости изделий (далее ОИИ). Метод испытания материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорителя.

ГОСТ 23.204-78. ОИИ. Метод оценки истирающей способности поверхности при трении.

ГОСТ 23.205-79. ОИИ. Ускоренные ресурсные испытания с периодическим форсированием режима.

ГОСТ 23.207-79. ОИИ. Метод испытаний машиностроительных материалов на ударно-абразивное изнашивание.

ГОСТ 23.208-79. ОИИ. Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы.

ГОСТ 23.211-80. ОИИ. Метод испытаний материалов на изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозпи.

ГОСТ 23.212-80. Метод испытаний материале;: на изнашивание при ударе в условиях низких температур.

ГОСТ 23.213-83. ОИИ. Метод оценки противозадирных свойств машиностроительных материалов.

ГОСТ 23.219-84. ОИИ. Метод испытаний на износостойкость материалов и деталей при гидроэрозионном изнашивании дисперсными частицами.

ГОСТ 23.210-80. Метод оценки фрикционной теплостойкости материалов.

ГОСТ 23.221-84. ОИИ. Метод экспериментальной оценки температурной стойкости смазочных материалов при трении.

ГОСТ 23.224-86. ОИИ. Методы износостойкости восстановленных деталей.

ГОСТ 23.301-78. ОИИ. Приборы для измерения износа методом вырезанных лунок. Технические требования.

ГОСТ 27860-88. Детали трущихся сопряжений. Методы измерения износа.

ГОСТ 17367-71. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы.