6.3. Виды изнашивания и методы их определения

Под изнашиванием понимают процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела или накопления остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы тела (ГОСТ 27674-88. Обеспечение износо­стойкости изделий). Износ есть результат изнашивания, опреде­ленный в единицах длины, объема, массы и др. Износостойкость оценивается величиной, обратной скорости или интенсивности изнашивания. Как свойство материалов оказывать сопротивление изнашиванию, износостойкость проявляется по разному в зависимости от условий трения и вида изнашивания.

Изнашивание по характеру воздействия на поверхность трения и протекающих на ней процессов при эксплуатации оборудования принято подразделять на следующие виды:

механическое изнашивание, к которому относятся: абразивное, гидроабразивное (газоабразивное), эрозионное, гидроэрозионное (газоэрозионное), кавитационное, усталостное, изнашивание при фреттинге, изнашивание при заедании;

коррозионно-механическое: окислительное, изнашивание при фреттинг-коррозии, водородное, электроэрозионное.

Механическое изнашивание происходит в результате механичес­кого воздействия на поверхность трения детали; в отличие от коррозионно-механического изнашивания, происходящего в ре­зультате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой.

Абразивное изнашивание является механическим изнашиванием в результате в основном режущего или царапающего действия твердых частиц.

Эрозионное изнашивание происходит в результате воздействия на поверхность потока жидкости (гидроэрозионное) или газа (газоэрозионное). Если в потоке жидкости (газа) находятся твердые частицы, то их воздействие на поверхность тела вызывает гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание.

Кавитационное изнашивание возникает, если при передвижении жидкости относительно тела в ней нарушается сплошность, образу­ются пузырьки, которые захлопываются вблизи поверхности, ударно воздействуя на нее.

Усталостное изнашивание характеризуется усталостным разруше­нием поверхностного слоя при многократном его деформирования при трении.

Изнашивание при заедании является результатом схватывания, глубинного вырывании материала, переноса его с одной поверх-ности трения на другую.

Если основное влияние на процессы изнашивания оказывают образовавшиеся на поверхности окисные пленки, то такое изнашивание называют окислительным.

Изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии имеет место при малых относительных колебательных перемещениях сопряженных деталей и различается степенью воздействия окружающей среды.

Электроэрозионное изнашивание обусловлено воздействием проходящего через контакт деталей электрического тока.

Водородное изнашивание возникает при концентрации водорода в поверхностных слоях трущихся тел.

Кинетика изнашивания характеризуется диаграммой износ — время. Эта диаграмма в зависимости от вида изнашивания, режимов и условий работы трущихся материалов может иметь различный характер.

Традиционная диаграмма содержит три участка: участок приработки деталей, участок установившегося изнашивания, участок катастрофического изнашивания.

Количественно процесс изнашивания оценивается скоростью изнашивания у= h/t, отношением износа h к интервалу времени t, в течение которого он возник; пли интенсивностью изнашивания I= h/L — отношением износа к пути, пройденному точками контакта поверхности.

Испытания на изнашивание подразделяют на лабораторные, стендовые, полигонные, эксплуатационные. Схемы лабораторных испытаний разнообразны и моделируют режимы реальной эксплуатации узлов и детален трения. Для оценки состояния трибосопряжений и прогнозирования остаточного ресурса необходимо уметь определить вид изнашивания и скорость протекания данного вида изнашивания.

Для оценки износа трибосопряжений в условиях эксплуатации используют методы анализа состояния смазочного материала и наличия в нем продуктов износа. Существует ряд методов обнаружения, количественного и качественного анализа продуктов износа в смазочном материале. Электростатический метод контроля частиц применяют для диагностики дефектов деталей газовоздуш­ного тракта, вызванных пригаром, коррозией, касанием лопаток ротора о статор. Метод основан на измерении газостатических разрядов частиц износа (размером от 20 до 2000 Мкм), выносимых с поверхности поврежденных деталей потоком газа.

Для определения содержания и контроля металлов в смазочном материале нашли применение методы рентгено-флюоресцентногс радиометрического анализа, атомно-эмиссионного спектрально анализа, спектрометрии высокочастотного индукционно аргонового плазменного источника.

Для регистрации ферромагнитных частиц износа и выявлен тренда изнашивания используют вихретоковые и магнит индуктивные датчики.

Для дистанционного измерения и контроля износа и коррозии используют метод поверхностной или тонкослойной активации. Meти основан на облучении поверхности изделия и измерении инте; сивности излучения образованной радионуклидной метки. Измен ние интенсивности излучения переводится в характеристики уно вещества по градуировочной кривой. Дистанционный контро проводится в широких пределах от десятых долей микрометра д нескольких миллиметров с точностью 5-15% для любого количеств участков и по любой временной программе. Методика безопасна экологически чиста. Метод поверхностной активации применяют:

• для диагностирования износа деталей машинного обор; дования (двигателей, компрессоров, насосов, зубчатых передач и др.

• для диагностирования коррозии трубопроводов, арматуры реакторов, резервуаров и др.;

• для оценки содержания продуктов износа в смазочны материалах.

Толщинометрия

Для измерения толщины стенок аппарата и других деталей результате износа и коррозии используют приборы, работающие н различных физических принципах: радиометрии, акустики (импуль сные, по фазе прошедших через изделие ультразвуковых волн резонансные), магнитных полей, радиоволновые и др.

Наибольшее распространение нашли ультразвуковы контактные толщиномеры, позволяющие обследовать объекты односторонним доступом. Основные стандарты на методы толщинометрии:

ГОСТ 18061-90. Толщиномеры радиоизотопные для листовых и ленточны материалов.

ГОСТ 22238-82.Контроль неразрушающий. Меры образцовые для проверю толщиномеров неорганических покрытий.

ГОСТ 28782-90. Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.

ГОСТ 8.495-83. ГСИ. Толщиномеры ультразвуковые контактные. Методы и средства проверки.

Методика измерения толщины плакирующего слоя биметаллических труб ультра­звуковым методом. (ИЦУ-19-89) - М.: ЦНИИТМАШ, 1989.

ПНАЭ Г-7-031-91. Ультразвуковой контроль. Часть III. Измерение толщины монометаллов, биметаллов и антикоррозионных покрытий.

При использовании толщиномеров зарубежного производства они должны иметь сертификаты на соответствие отечественным стандартам.Другую нормативную документацию по толщинометрии смотри в разделах по соответствующему оборудованию.