Процессы старения, протекающие при контакте поверхностей
Существуют классификации процессов старения
- по скорости протекания;
- по внешним признакам.
Классификация процессов старения по скорости протекания представлена в таблице 9.1.
Таблица 9.1 - Классификация процессов старения по скорости протекания
Процессы (по -характеристике) |
|
U (t) |
Примеры |
|
Стационарные |
Постоянные |
|
|
Износ U = k t |
Псевдостационарные |
|
|
Износ при переменных режимах |
|
Монотонные |
Возрастающие |
|
|
U = k tn; n 1 U = A (eкt – 1) Износ при засорении поверхностей |
Убывающие |
|
|
Износ в период приработки, распад мартенсита U = k tn; n 1 U = A (1 – e-кt) |
|
Экстремальные |
С максимумом |
|
|
Коррозия, коробление = a t e-bt |
С минимумом |
|
|
Ползучесть, износ, коррозия |
|
С запаздыванием |
|
|
Усталость, хрупкое разрушение |
|
Знакопеременные |
|
|
Изменение механических характеристик |
|
Наиболее характерные для машин процессы старения протекают при контакте двух поверхностей, особенно если имеет место их относительное перемещение. В этом случае, как правило, происходит износ поверхностей.
Изнашиваются направляющие элементы (подшипники и направляющие скольжения и качения), поверхности трения фрикционных муфт и тормозов, зубчатые, винтовые, червячные и другие передачи, цилиндры и поршневые кольца, кулачковые и кулисные механизмы, шарниры, оси и многие другие детали машин.
Износ - это результат процесса постепенного изменения размеров детали по ее поверхности при трении. Если речь идет о процессе разрушения поверхности, то применяют термин «изнашивание»!
Износ включает:
- истирание поверхностей, связанное с удалением материала со всей поверхности трения;
- смятие - когда имеет место перемещение материала под действием сил трения;
- усталость поверхностных слоев, когда под действием контактных нагрузок возникают локальные очаги разрушения поверхности.
Основные виды износа связаны главным образом с характером контакта поверхностей и их относительного движения:
- если нет относительного перемещения поверхностей, то это, как правило, вызывает их смятие (пластическую деформацию). Смятие поверхностей является характерным видом разрушения шпоночных, зубчатых соединений, осей цепных передач, резьбовых соединений и других деталей машин;
- при малых относительных перемещениях сопряженных деталей возникает специальный вид износа, который называется фреттинг-коррозией;
- качение без скольжения (обкатка) двух тел вызывает усталость поверхностных слоев в виде отслаивания мелких частиц металла с поверхности контакта. Это относится, например, к подшипникам качения, роликам кулачковых механизмов. При недостаточной твердости материалов и больших удельных давлениях наблюдается также смятие.
- при качении с относительным скольжением, как это имеет место в зубчатых передачах, наблюдается износ и усталость. Зона усталости расположена там, где относительное скольжение минимально или равно нулю (в зоне начальной окружности зуба). Зона более интенсивного износа расположена в местах большего относительного скольжения (головка и ножка зуба).
Таким образом, каждому виду взаимодействия поверхностей соответствует наиболее характерный вид повреждения.
Следует иметь в виду, что при износе также происходят коррозия, адгезия и другие физико-химические процессы.