Влияние электрического тока на износ

Внешнее электрическое поле оказывает влияние на процесс изнашивания. Это влияние не однозначно. Наблюдается как увеличение, так и уменьшение износа в различных условиях работы пар трения. Так при низкой электроизоляции проводов судовых двигателей внутреннего сгорания наблюдается повышенный износ деталей дизеля. Но при пропускании тока между поверхностями трения при наличии смазки со специальными присадками, состоящими из фосфидов соответствующих металлов, наблюдается уменьшение сил трения и износа поверхностей.

Влияние вибрации на изнашивание деталей

Наличие высокочастотных составляющих в спектре динамических нагрузок приводит к существенному повышению интенсивности изнашивания. Объясняется это следующим образом. Динамические нагрузки вызывают переменные деформации материала в контакте и приводят к появлению переменного потока магнитной индукции в деформируемом слое. Изменение магнитного потока наводит ЭДС индукции в контуре, образованном сопряженными деталями. Электрическое сопротивление между этими деталями приводит к появлению переменной разности потенциалов в зоне контакта. Это служит причиной поверхностной активации и развития окислительного изнашивания, схватывания и даже электроэрозионных процессов, существенно снижающих долговечность сопряжения. Названо такое явление электродинамическим фактором изнашивания.

Виды разрушения рабочих поверхностей деталей и рабочих органов машин

Формирование изнашиваемой поверхности происходит в результате суммирования различных по интенсивности и видам элементарных актов разрушения, вызваных изменением механических и физико-химических свойств материала под воздействием внешних факторов (среда, температура, давление, вид трения, скорость относительного перемещения поверхностей и др.). Совокупность явлений в процессе трения определяет вид изнашивания и его интенсивность. Вследствие разнообразия исходных материалов деталей пар трения и условий их службы виды изнашивания очень разнообразны.

Классификация видов изнашивания исходит из положения о ведущем и сопутствующих видах изнашивания. Ведущий вид – это преобладающий по своему качественному и количественному проявлению процесс в общей совокупности с другими соответствующими процессами изнашивания поверхностей пар трения. Исходя из этого, разрушения рабочих поверхностей деталей, связанные с процессом трения, классифицируются по следующим видам: водородное изнашивание; абразивное изнашивание, окислительное изнашивание; изнашивание вследствие пластической деформации; изнашивание вследствие диспергирования; изнашивание в результате выкрашивания вновь образуемых структур; коррозионное, кавитационное, эрозионное изнашивание; коррозионно-механическое изнашивание в сопряжениях; изнашивание при схватывании и заедании поверхностей; изнашивание при фреттинг-коррозии; трещинообразование на поверхностях трения; избирательный перенос (ИП).

Вид повреждения не является присущим для данной пары трения, а зависит от условий ее работы. Изменение их приводит к изменению вида изнашивания. Поскольку отдельные участки поверхности трения могут пребывать в различных условиях воздействия внешней среды, то на одной и той же поверхности могут располагаться участки с различными видами повреждений.

Водородное изнашивание

Сущность и определение водородного изнашивания

Водородное изнашивание открыто только в начале 70-х годов 20-го века А.А Поляковым и Д.Н. Гаркуновым. Из всех видов разрушения оно наиболее трудно поддается изучению, хотя и распространено повсеместно и сравнимо с абразивным изнашиванием. Водородное изнашивание обусловлено следующим процессами, происходящими в зоне трения:

– интенсивным выделением водорода при трении в результате трибодеструкции водородосодержащих материалов, создающей источник непрерывного поступления водорода в поверхностный слой стали или чугуна;

– адсорбцией водорода на поверхностях трения;

– диффузией водорода в деформируемый слой стали, скорость которой определяется градиентами температур и напряжений, что создает эффект накопления водорода в процессе трения;

– особым видом разрушения поверхности, связанного с одновременным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне деформирования и эффектом накопления водорода; характерным для разрушения является мгновенное образование мелкодисперсного порошка материала.

Явление водородного изнашивания было установлено недавно из-за следующих причин.

1. Невероятно было предположить, что при трении может выделяться диффузионно-свободный водород из смазочного материала, пластмассы или воды. При нормальных давлениях и температуре водород из этих веществ не выделяется.

2. До последнего времени считали, что при трении максимальная температура возникает на поверхности детали. Поэтому считалось, что процесс наводороживания невозможен. И только в последние годы установили, что при тяжелых режимах трения максимальная температура образуется не на поверхности, а на некоторой глубине. Это создает условия, при которых водород, если он адсорбировался на поверхности, под действием градиента температур будет диффундировать вглубь. Там он концентрируется и вызывает охрупчивание поверхностных слоев, а следовательно, усиливает изнашивание.

Область проявления водородного изнашивания

Область проявления водородного изнашивания весьма обширна. Практически все трущиеся поверхности стальных и чугунных деталей содержат повышенное количество водорода. Наличие в воздухе паров воды создает благоприятные условия для водородного изнашивания.

Водородное изнашивание может быть вызвано не только водородом, который образуется при трении, но и водородом, который может образоваться при различных технологических процессах. При выплавке чугуна в доменном процессе из влаги дутья образуется водород, который попадает в металл, (называется биографическим). При термической обработке, например при азотировании, в результате диссоциации аммиака, выделившийся водород диффундирует в сталь. Наводороживание стальных изделий происходит при электроосаждении кадмия, цинка, хрома и никеля.

Для удаления окалины и продуктов коррозии стальных изделий их подвергают травлению в кислоте. Погружение стали в раствор кислоты приводит к растворению железа на анодных участках и выделению водорода на катодных участках с одновременным внедрением водорода в сталь. В результате накопления газообразного водорода на поверхности детали могут быть даже вспучивания.

При фосфатировании водород внедряется в сталь. Атмосферная коррозия металла может вызвать абсорбцию водорода в том случае, если она протекает в промышленной атмосфере, содержащий сернистый газ и кислую сернокислую соль.

Водород, проникший в сталь, при трении будет постепенно диффундировать в поверхность и вызывать ее изнашивание.