Роль смазки

Смазывание поверхностей трения деталей машин обусловлено необходимостью уменьшения сил трения и интенсивности изнашивания, а также охлаждения зоны трения и удаления потоком масла продуктов изнашивания. Смазочный материал оказывает демпфирующее действие в зоне контакта, снижая динамичность переменных нагрузок и уменьшая поперечные и продольные колебания. Смазочные материалы могут быть жидкие (масла, вода, водные растворы), пластичные (консистентные), твердые (графит, дисульфид молибдена) и газообразные.

В зависимости от количества и вида смазочных материалов между трущимися поверхностями деталей различают следующие виды трения:

• трение при отсутствии смазки;

• граничное трение;

• жидкостное трение.

Выбор смазочных материалов зависит от конструкции узла трения, рабочего режима, особенностей технологического процесса, внешней среды и т.д.[1, ст. 16]

Методы повышения износостойкости

С точки зрения обеспечения надежность и долговечность изделия можно подразделить на общую и функциональную. Функциональная надежность характеризует служебные свойства машины (изделия), которые определяются в основном ее конструктивно-теоретическим решением. Общая надежность характеризует в основном, те свойства, которые обеспечиваются в процессе изготовления машины. Главными из этих свойств являются прочность, износостойкость, коррозионная стойкость, выносливость и т. д.

Важным для повышения износостойкости является рациональное конструирование узлов трения. Для повышения общей износостойкости и долговечности изделий существуют следующие методы:

• упрочнение поверхностное слабых элементов машин пластическим деформированием;

• поверхностное упрочнение деталей машин химико-термической обработкой и закалкой;

• упрочнение поверхностных слоев специальными методами обработки: электрохимическими, ультразвуковыми и т.д.;

• нанесение на рабочие поверхности деталей высокопрочных металлов и других материалов (ионная имплантация, напыление нитридов и т.д.);

• нанесение на поверхности деталей антикоррозийных покрытий и защитных пленок.[8, ст. 5]

Теоретическая часть

Усталостное изнашивание

Усталостное изнашивание характеризуется многократным нагружением локальных микрообъемов поверхности знакопеременными упругими и пластическими деформациями. Многократные повторения деформирования приводят к накоплению повреждений на поверхности и непосредственно под поверхностью металла (трещины, поры) с последующим отслоением частиц материала

Развиваясь по длине, мелкие трещины образуют сетку на отдельных ограниченных или больших участках поверхности. Раскрытие трещин происходит под действием пульсирующего давления смазочного масла. На более поздней фазе трещина, достигнув основания антифрикционного слоя, изменяет свое направление, распространяясь по стыку между слоем и основанием, в результате отдельные участки поверхностного слоя обособляются от остального слоя, а затем выкрашиваются. Большую роль в отделении частиц, вероятно, играет смазочный материал, который, проникнув в трещину, как бы подрывает металл над ней.

Иногда трещина не доходит до стыка и продвигается вблизи него и параллельно ему.

Усталостное разрушение можно разделить на четыре стадии:

• инкубационная. В отдельных зернах развиваются после некоторого числа циклов нагружения полосы скольжения, и в локальных объемах накапливаются искажения кристаллической решетки, что приводит к повышению микротвердости и предела жесткости при снижении модуля упругости.

• разрыхление. В некоторых зернах, расположенных в наиболее напряженных объемах, в результате сдвигов появляются широкие полосы скольжения, в которых зарождаются поры и субмикроскопление трещин, развивающихся до микроскопических размеров.

• распространение полое скольжение за пределы зерен и рост микротрещин вследствие концентрации напряжений из их концов до критического размера (макротрещин).

• окончательное разрушение в результате самопроизвольного распространения макротрещин в образцах малого размера или из хрупких материалов.

Усталостное изнашивание зависит от режима работы и конструкции деталей, физических свойств материала и покрытия и др.

Различают усталостное изнашивание двух видов: многоцикловое и малоцикловое.

• Многоцикловое изнашивание возникает при упругом контактировании.

• Малоцикловое изнашивание наблюдается при пластическом деформировании поверхностей (без резания) более мягкого материала выступами более твердого. [2, ст. 89]