6.5. Усталостное изнашивание

Проявляется при качении в виде местных очагов разрушения (питтинг) и в отделении микрообъемов поверхности при трении скольжения за счет усталости поверхностных слоев.

На усталостную прочность , характеризующуюся количеством циклов нагружения, существенное влияние оказывает удельная нагрузка на контакте p, связанные соотношением из теории подобия

p³=idem,

где idem – условие подобия модели и натуры.

То есть незначительное повышение нагрузки ведет к снижению количества циклов нагружения, при котором происходит разрушение поверхности.

Повышение износостойкости в условиях усталостного изнашивания достигается снижением удельной нагрузки на контакте, выбором материала с повышенным сопротивлением усталости, повышением класса чистоты обработки, применением жидких смазочных материалов с высоким классом чистоты.

6.6. Фреттинг-коррозия

Этот вид изнашивания проявляется в соединениях (подвижных и неподвижных) при колебаниях контактирующих поверхностей с малыми амплитудами 0,025...2,5 мм. Наиболее интенсивное изнашивание соответствует амплитудам в пределах 0,1...0,15 мм. Распространен на посадочных поверхностях полумуфт, зубчатых колес, подшипников качения, в деталях кривошипно-шатунных механизмов.

На интенсивность процесса изнашивания существенное влияние оказывает количество циклов нагружения.

Характерным признаком процесса фреттинг-коррозии в подвижных соединениях является наличие темных полос по границам сопряжения. В соединениях с натягом в месте контакта появляются продукты окисления от светло-красно-коричневого до темно-коричневого цвета.

Повреждения поверхностей вследствие фреттинг-коррозии служат концентраторами напряжений и снижают предел выносливости. В случае усталостного разрушения на фреттинг-коррозию как первопричину указывает характерный язычок металла.

Предотвратить или замедлить развитие процесса фреттинг-коррозии возможно путем:

- нанесения на поверхность контакта слоя меди, кадмия, ПТФЭ (политетрофторэтилен);

- повышения твердости одной из деталей;

- увеличения натяга соединения;

- увеличения шероховатости поверхности, если устраняется проскальзывание;

- фосфатирования поверхности и покрытия ее парафином;

- покрытия поверхности свинцовыми белилами или их смесью с MoS₂;

- смазывания контактирующих поверхностей маслами с противоизносными присадками.

6.7. Избирательный перенос

Избирательный перенос (ИП) - это процесс, заключающийся в формировании при трении на трущихся поверхностях так называемой сервовитной пленки. Сервовитная пленка, как правило, формируется из бронзы или медьсодержащих химических соединений и представляет собой очень активную медную пленку толщиной 1…2 мкм, свободную от окисных пленок. Сервовитная пленка покрывает трущиеся поверхности обоих контактируемых тел (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Избирательный перенос:

1 - металлополимерный слой; 2 - сервовитная пленка меди; 3 - сталь

Одновременно с формированием сервовитной пленки образуются полимеры трения, дополнительно разделяющие пары трения, поверхностно-активные вещества (ПАВ), выделяется свободный водород, восстанавливающий окисные пленки на медном сплаве и стали. Это положительные факторы, стабилизирующие эффект безизносности .

Но при повышении температуры более 65°С интенсифицируется выделение водорода и насыщения им поверхности стали. Поверхность стали в виде порошка переходит на поверхность бронзы. Режим избирательного переноса переходит в режим водородного изнашивания.

Наибольшая вероятность реализации ИП в парах трения сталь-бронза при наличии смазочного материала с ПАВ (например, ЦИАТИМ-201, ЛКС-металлургическая, АМ-10 и др.) или сталь-сталь с использованием смазочных материалов, включающих медьсодержащие порошки или химические соединения. Порошки вводятся в количестве 10% от объема. А использование в качестве присадки до 3% серно-кислой меди обеспечивает работу пары сталь-сталь с такими же триботехническими характеристиками, как и пары трения сталь-бронза.

Наиболее стабилен процесс ИП с циклическим знакопеременным изменением направления смещения контактирующих поверхностей:

- со скоростью скольжения в пределах м/с ( - максимальная величина скорости скольжения, ограниченна температурными свойствами смазочного материала);

• имеющих шероховатость более твердой детали в пределах 0.3…0.63 Ra;

• работающих при удельных нагрузках более 20 МПа;

• со смазочными материалами, содержащими ПАВ (динатриевая соль этилдиаминтетрауксусной кислоты, олеиновая кислота, сульфополиамидные производные) в количестве 0.5…3% от массы смазочного материала.