2. Виды разрушений деталей машин
2.1. Причины разрушений.
Техническое состояние изделий определяется совокупностью свойств его элементов, которые характеризуются текущими значениями параметров. Последние связывают с наработкой.
Наработка – это продолжительность работы изделия, измеряемая единицами времени, пробега или числом циклов работы изделия.
Различают наработку с начала эксплуатации до предельного состояния и интервальную наработку.
По мере увеличения наработки параметры технического состояния изменяются (ухудшаются) от номинальных до предельных, при которых дальнейшая эксплуатация недопустима.
Основные причины изменения технического состояния изделия:
1.Несовершенство конструкции, деталей, узлов, агрегатов и изделий.
2.Некачественное изготовление
а) заготовок,
б) при сборке,
в) при механической и физико-химической обработке деталей.
3.Несовершенные конструкционные материалы.
4.Некачественные эксплуатационные материалы.
5.Эксплуатационные факторы:
а) работа узлов и механизмов – взаимное перемещение элементов, нагружение элементов, воздействие тепловой и электрической энергии;
б)
в) случайные факторы – скрытые деформации детали, перегрузки конструкции.
В результате возникают следующие виды разрушений – износ, коррозия, эррозия, усталостные разрушения, пластические деформации, ползучесть, старение, комбинированные разрушения.
2.2. Износ
Явление износа проявляется в нарушении поверхности контакта при трении, что приводит к ухудшению технического состояния объектов. При трении происходит контакт и взаимное перемещение тел, в ходе которого происходят механические, физические, электрические и химические процессы. В общем случае природа трения описывается законом Кулона
Fтр = A + μN,
где А – константа, характеризующая
способность трущихся тел к взаимному
сцеплению;
- нормальная реакция в зоне контакта,
Н;
-
коэф. трения, не являющийся постоянной
величиной, - зависит от многих факторов
(р,v, смазка…)
С точки зрения надёжности процесс трения разделяется на две группы:
1. Допустимые разрушения (износ).
2. Недопустимые (повреждаемость).
Износ – процесс постепенного изменения размеров деталей при трении.
Повреждаемость – процесс резко выраженного изменения геометрического состояния поверхностей при трении.
К допустимым видам изменений относят:
а) механо-химический нормальный окислительный износ;
б) износ плёнок некислородного происхождения;
в) абразивный износ (зависит от размеров частиц).
Недопустимые виды изменений:
а) схватывание 1 рода,
б) схватывание 2 рода,
в) фреттинг-процесс,
г) механо-химический абразивный износ,
д) усталость при качении (питтинг).
При механо-химическом нормальном окислительном износе и износе плёнок некислородного происхождения контактные поверхности нагреваются, химически активизируются и взаимодействуют с окружающей средой. В результате на поверхности образуется тонкий слой абсорбированных плёнок. Они обладают меньшей стойкостью к трению, чем основной материал и разрушаются в процессе эксплуатации.
Абразивный износ имеет место при наличии абразивной среды в зоне трения. Абразивные частицы деформируют, режут, царапают металл, что приводит к изменению состояния поверхности контакта.
Схватывание 1 рода – процесс недопустимых повреждений при трении, возникающий в виде локальных металлических связей, их деформации и разрушении с отделением частиц металла от одной из поверхностей. Возникает при малых скоростях, низких температурах и давлениях контакта, превышающих предел текучести материала
Схватывание 2 рода – вызывается образованием металлических связей, их деформации и разрушении, проявляется в образовании трещин, намазывании и переносе частиц с одной пов-ти на другую. Происходит при больших температурах и контактных давлениях.
Фреттинг-процесс проявляется в интенсивном окислении поверхности трения или схватывании контактирующих поверхностей. Происходит при высоких давлениях, температурах при возвратно-поступательном движении с малыми амплитудами.
Усталость при качении выражается в макроскопических объёмных пластических деформациях, превышающих предел текучести материала.
При трении структура и свойства поверхностных слоёв изменяются в энергетически выгодном напряжении для данной пары трения, и условий нагружения. При этом затраты на трение становятся минимальными, а работа по разрушению максимальной.