12. Объясните причины образования коррозионно-механического изнашивания и виды его проявления.

Коррозионно-механическое изнашивание характеризуется процессом трения мате­риала, вступившего в химическое взаимодействие со средой. При этом на поверхностях металла образуются новые менее прочные химические соединения, которые в процессе работы сопряжения удаляются с про­дуктами износа. К коррозиоино-механическому изнашиванию относят окислительное изнашивание и изнашивание при фреттинг-коррозии.

Окислительным называют изнашивание, при котором основное влияние на разрушение поверхности имеет химическая реакция мате­риала с кислородом или окисляющей окружающей средой. Окисли­тельное изнашивание возникает при трении качения без смазочного материала, а также при трении со смазочным материалом. Скорость окислительного изнашивания невелика и составляет 0,05-0,1 мкм/ч. Процесс окислительного изнашивания активизируется с повышением температуры, особенно во влажной среде.

Изнашиванием при фреттинг-коррозии называется коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебатель­ных относительных перемещениях. Изнашивание при фреттинг-коррозии отличается от изнашивания при фреттннге - механического изнашивания соприкасающихся тел при малых колебательных относительных пере­мещениях. Основное отличие заключается в том, что изнашивание при фреттинге происходит в отсутствии окисляющей окружающей среды без проявления химичесой реакции материалов деталей и продуктов износа с кислородом. Учитывая это, нетрудно провести аналогию в механизмах развития изнашивания при фреттинге и фреттинг-коррозии.

Изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии обычно происхо­дит на сопряженных поверхностях валов с напрессованными на них диска­ми колес, муфтами и кольцами подшипников качения; на осях и ступицах колес; на опорных поверхностях пружин; на затянутых стыках, пригнанных поверхностях шпонок и пазов; на опорах двигателей и редукторов.

Необходимым условием возникновения фреттинг-коррозии яв­ляется относительное проскальзывание сопряженных поверхностей, которое может быть вызвано вибрацией, возвратно-поступательным перемещением, периодическим изгибом или скручиванием сопряжен­ных деталей. Фреттинг-процесс сопровождается схватыванием, окис­лением, коррозией и усталостным разрушением микрообъемов.

В результате фреттинг-коррозии усталостная прочность повер­хности уменьшается в 3-6 раз. На поверхностях деталей в местах со­пряжений образуются налипания металла, вырывы, раковины, а также поверхностные микротрещины. Отличительным признаком износа вследствие фреттинг-коррозии является наличие на поверхнос­тях трения раковин, в которых сосредоточены спрессованные окислы, имеющие специфическую окраску. При фреттинг-коррозии, в отличие от изнашивания других видов, продукты износа в основной своей массе не могут выйти из зоны контакта рабочих поверхностей деталей.

Изнашивание при фреттинг-коррозии влечет за собой нарушение размерной точности соединения (если часть продуктов износа нахо­дит выход из зоны контакта) либо заедание и заклинивание разъем­ных соединений (если продукты износа остаются в зоне трения). Для фреттинг-коррозии характерно следующее: малые скорости (около 3 мм/с) относительного перемещения поверхностей и путь (0,025 мм) трения, эквивалентный амплитуде колебаний, при частоте колебаний до 30 Гц и выше; локализация повреждений поверхности на площадках действительного контакта вследствие малых относительных смещений; активное окисление и интенсификация разрушения поверхностей под действием кислорода воздуха.

Интенсивность разрушения поверхностей при фреттинг-коррозии зависит от амплитуды и частоты колебаний, нагрузки, свойств материалов деталей и окружающей среды. Смазочные масла не обеспечивают эффективной защиты поверхностей от изнашивания при фреттинг-коррозии. Поэтому применяют пластичные смазочные материалы, защитные свойства которых в условиях фреттинг-коррозии опреде­ляются их чувствительностью к сдвигу.

13. Объясните сущность водородного изнашивания.

Водородное изнашивание - процесс разрушения металлического элемента пары трения вследствие поглощения металлом водорода. Он попадает в металл при выплавке, в результате коррозии, в ходе химико-термической обработки деталей, гальванических про­цессов, смазывания, травления. В узлах трения в процессе работы всегда выделяется водород. В зоне контакта в условиях повышенной температуры смазочные материалы, топливо, пластмасса и другие углеводородные соединения, а также вода из воздуха выделяют водород. Водород имеет свойство концентрироваться в нагретых местах, поэтому в процессе трения он сосредоточивается в поверх­ностных слоях металлов. Некоторая часть водорода просачивается в пространственные дефекты металла. В зародышах микротрещин протоны водорода постепенно образуют молекулы. Увеличиваясь в размерах, они с огромной силой распирают поверхность в месте дефекта. В результате такого расклинивающего действия микротрещины сливаются одна с другой, происходит интенсивное охрупчивание металла и разрушение поверхности.

Водородное изнашивание проявляется практически во всех узлах трения. Разрушению этого вида подвержены детали из стали, чугуна, титана и других металлических материалов. Вследствие водородного изнашивания часто выходят из строя коленчатые валы двигателей, элементы стальных цистерн; во влажном и холодном климате процесс водородного разрушения интенсифицируется, поэтому, например, в условиях Севера техника изнашивается в несколько раз быстрее, чем в средней полосе.

Для борьбы с водородным износом необходимо по возможности исключить из состава узлов трения те пластмассы и смазочные мате­риалы, которые склонны к интенсивному выделению водорода. Введе­ние кремния и органических соединений, содержащих хлор, вызывает связывание водорода в металле в безвредные химические соединения. Процесс проникновения водорода в поверхностные слои металла можно затормозить, уменьшив рабочую температуру поверхности до 50-60°С или создав электрический потенциал. Водород из металла после химико-термической обработки деталей удаляют при нагреве их и выдержке при температуре около 250°С.