1.8.2. Механізм зношування деталей пар тертя й види руйнування робочих поверхонь

Ще дуже недавно основною причиною зношування вважали те, що в процесі відносного руху поверхонь нерівності однієї поверхні зачіпаються за нерівності іншої поверхні, і це приводе до зрізання або виломлювання нерівностей. Останні дослідження в області триботехники показують, що механізм зношування значно складніше. Зношування є результатом механічних, фізичних і хімічних процесів, що протікають у зоні контакту тертьових поверхонь. Ці процеси можуть супроводжуватися наступними явищами: взаємним впровадженням і зачепленням нерівностей сполучених поверхонь; пружним і пластичним деформуванням матеріалу в зоні контакту; молекулярною взаємодією у вигляді адгезії й схоплювання поверхонь; зміною температурних режимів, що приводять до релаксаційних процесів, у результаті яких поверхневий шар не наклепується, а перебуває в стані підвищеної пластичності.

У триботехніці розглядається досить велике коло видів зношування робочих поверхонь пар тертя, супроводжуваних зазначеними вище явищами. Розглянемо види зношування, що представляють найбільший інтерес для процесів проектування, виготовлення й експлуатації вагонів.

Водневе зношування. Водневе зношування, як один із процесів руйнування поверхонь при терті ковзання, виявлено лише близько 30 років тому російськими вченими Д.Н. Гаркуновым й А.А. Поляковым. Водневе зношування проявляється у вигляді наступних процесів, що протікають у зоні тертя: інтенсивне виділення водню при терті з матеріалів, що містять водень; адсорбція водню на поверхнях тертя; дифузія водню в деформуємий у зоні контакту шар сталі; особливий вид руйнування поверхні, пов'язаний з одночасним розвитком великої кількості зародків тріщин по всій зоні деформування , що проявляється у виді миттєвого утворення дрібнодисперсного порошку матеріалу.

На залізничному транспорті водневе зношування спостерігається в парах тертя коліс і композиційних гальмових колодок.

Абразивне зношування. Абразивним зношуванням називають руйнування поверхні деталі в результаті її взаємодії із твердими частками при наявності відносної швидкості. Такими частками можуть бути наступні: нерухомо закріплені тверді зерна в матеріалах пари тертя; частки насипних вантажів або абразивні частки верхньої будови колії, що втягуються повітряними потоками в зону контакту; вільні абразивні частки у вигляді продуктів зношування, що перебувають у зазорі сполучених деталей й ін.

Зношування внаслідок пластичного деформування. Цей вид зношування (у формі зминання) полягає в зміні розмірів і форми деталі в результаті пластичної деформації її мікрообсягів і витиснення матеріалу із зони контакту. Найчастіше він проявляється у вигляді прокату поверхні кочення колеса.

Зношування при схоплюванні. Це явище міцного з'єднання металів у результаті взаємного тертя або спільного деформування. При цьому утворюються міцні металеві зв'язки в зонах контакту поверхонь і зникає границя між дотичними тілами. Зношування при схоплюванні може проявлятися в наступних видах:

• выриви матеріалу у вигляді мікроскопічних часток і перенос їх на іншу поверхню при малій інтенсивності зношування;

• утворення тонкої плівки м'якого матеріалу на твердій поверхні (намазування латуні сепараторів на ролики підшипників й ін.);

• виривання матеріалу з утворенням глибоких борозд, уступів;

• задири — утворення борозд з відтискуванням матеріалу як у сторони, так і по напрямку ковзання;

• заїдання — форма прояву схоплювання, що характеризується утворенням широких і глибоких борозд, великих наростів, оплавлення поверхні, що часто приводять до заклинювання деталей.

Інші види зношування (такі як кавітаціонне, ерозійне, при фретинг-коррозії й ін.) характерні для вузького класу машин і тут не розглядаються.