Абразивное изнашивание при ударе
Такому разрушению подвергаются детали буровых долот, камне- и рудомелющих агрегатов, породоразрушающий инструмент и др. Ударно-абразивное изнашивание поверхности происходит о монолитный или свободный абразив. Для ударно-абразивного изнашивания характерно образование на поверхности трения лунок в результате локальной или пластической деформации металла. Края лунок образуют те выступы, которые внедряются в сопряженную поверхность и имеют твердость, превышающую твердость металла или имеют наиболее благоприятное расположение своих граней к поверхности детали. При многократном взаимодействии абразива с поверхностью детали лунки углубляются и расширяются. В результате поверхность наклепывается и происходит отрыв от неё частиц. Обычно это происходит у пластичных материалов. Для изнашивания твердых материалов характерно хрупкое выкрашивание. На ударно-абразивное изнашивание влияет природа, геометрическая форма, твердость и хрупкость абразивных частиц, толщина слоя абразива, энергия удара, твердость испытываемого материала, наличие жидкости в зоне удара и др. Наибольшую стойкость к ударно-абразивному изнашиванию обладают стали, содержащие 0,7 % углерода. Стали с большим содержанием углерода хрупко выкрашиваются и поэтому имеют меньшую износостойкость. При содержании углерода менее 0,7 % стали подвергаются пластической деформации и больше изнашиваются.
Изнашивание абразивными частицами в зазоре пары трения
Попавшие в зазоры пар трения абразивные частицы участвуют в восприятии приложенной нагрузки и могут впрессовываться в поверхность трения, раздавливаться на более мелкие фракции, скользить или перекатываться вдоль поверхности изнашивания, упруго и пластически деформирую её.
Абразивные частицы могут попасть в рабочие полости машины из воздуха вместе с горючим, смазочными материалами и др. путями. Из абразивных частиц, попадающих из воздуха, наибольшее изнашивающее действие оказывают частицы кварца, имеющие высокую твердость. Размер их колеблется от 1…30 мкм, и они могут долго находиться в воздухе при его движении. Воздушные фильтры машин задерживают крупные частицы, а мелкие частично попадают в цилиндры двигателей. Считается, что с каждым кубометром воздуха засасывается 5…20 мг пыли. Значительная часть поступивших частиц удаляется с отработанными газами, остальная часть осаждается на стенки цилиндров и проникает во все системы. При этом изнашиваются все пары трения, особенно шейки коленчатых валов, цилиндры и поршневые кольца. Износ пар трения зависит от размеров абразивных частиц. Например, так выглядит зависимость износа газоуплотнительного кольца двигателя при нагрузке 45 л.с. и частоте вращения 2500 мин -1 (Рис 5.4). Из анализа этого графика видно, что если размер абразивной частицы меньше 2 мкм, то они не будут изнашивать детали. Предполагается, что это происходит из-за одинаковой величины толщины граничной пленки смазки и частицы. Абразивный износ может наблюдаться и из-за образования нагара, являющегося продуктами сгорания топлива и масел. При попадании частиц в подшипники с мягким антифрикционным слоем, они впрессовываются в этот слой и ускоряют износ сопряженного вала. Абразивные частицы не оказывают существенного влияния на резиновые подшипники. Податливость резины не позволяет попавшей в зазор частице создать высокое давление, при котором происходит шлифование вала, она может только полировать его. Подобно резине работает и поликапролактам. Для нормальной работы резиновые подшипники смазываются водой, а поликапралоктамовые и водой и маслом.
Рис 5.4 – Зависимость износа газоуплотнительного кольца двигателя от размера абразивных
частиц дорожной пыли