1 Види зносу та шляхи підвищення зносостійкості

Знос, в загальному випадку, можна охарактеризувати як процес зміни розмірів, форми, маси або стану поверхневого шару під впливом зовнішнього середовища. Зносостійкість у великому ступені залежить від характеру зносу.

Деталі, які піддаються зносу, розділяють на дві групи: 1) деталі, які утворюють пару тертя (вальниці ковзання та котіння, зубчасті передачі); 2) деталі, знос яких відбувається підвпливом робочого середовища (рідина, газ).

Характерні види зносу деталей першої групи – абразивний твердими частинками, які потрапили в зону контакту), адгезійний, окислювальний, від втоми, фретінг-процес. Деталі другої групи, як правило, піддаються абразивному зносу (наприклад, стирання грунтом), гідро- та газоабразивному (твердими частинками, перемішаними рідиною або газом), ерозійному, гідро- та газоерозійному (потоком рідини або газу), кавітаційному (від гідравлічних ударів рідини). Причина зносу спряжених деталей – робота сил тертя. Під впливом цих сил відбувається багаторазове деформування контактних ділянок поверхні, їх зміцнення та знеміцнення, виділення теплоти, зміна структури, розвиток процесів втоми, окислення та ін.

Працездатність більшості вузлів тертя залежить від швидкості розвитку поверхневого викришування, зумовленого втомленістю металу (пітінгу).

Поверхневе викришування є характерним для деталей, які використовують в вузлах тертя (зубчасті передачі, кулькові та роликові вальниці) та які зазнають високих циклічних контактних навантажень.Ці навантаження діють на малих ділянках поверхні, викликають зародження у поверхневому шарі тріщин втоми, сприяють їх розвитку углиб шару і вилученню частинок з утворенням ямок викришування.

Опір матеріалів поверхневому викришуванню називають контактною витривалістю. Підвищення контактної витривалості базується на збільшенні опору поверхневого шару деталей розвитку пластичної деформації. Місця спряження деталей, які знаходяться у дуже малому відносному переміщенні, зазнають особливого виду зносу, який називають фретінг-процесом або фретінг-корозією. Цей вид зносу має розвиток на поверхні валів у місцях насадження шестерень, підшипників, а також у шліцьових, шпоночних і шарнірних сполученнях, на поверхні ресор. Пошкодження поверхні мають вигляд ямок та виразок, які, як і пітінг, небезпечні тим, що значно знижують опір деталей проти втомі.

2. Шляхи підвищення зносостійкості.

Молекулярно-механічна теорія тертя визначає два основних шляхи підвищення зносостійкості матеріалу:

1) підвищення твердості поверхні виробів, які знаходяться в контакті;

2) зниження міцності адгезійного зв’язку.

Підвищення твердості має метою припинити пластичну деформацію та запобігтимікрорізанню поверхні тертя, забезпечити, по можливості, пружне деформування ділянок контакту. Зниження міцності адгезійного зв’язку необхідне для запобігання схопленню металевих поверхонь. Найбільш ефективно це досягається відокремленням поверхонь тертя рідким або твердим мастилом.

Адгезія особливо небезпечна для контакту виробів із твердих матеріалів. У випадку руйнування захисних оксидних плівок, вона сприяє значному пошкодженню обохповерхонь тертя. При сполученні твердого та м’якого матеріалів схоплення відбувається в менш небезпечній формі. Таким чином, в залежності від механічних та фрикційних влас-

тивостей, зносостійкі матеріали підрозділяють на матеріали з високою твердістю поверхні та антифрикційні матеріали з низьким коефіцієнтом тертя ковзання.

Висока твердість поверхні – необхідна вимога забезпечення зносостійкості приабразивному, окислювальному зносі. Під час роботи в умовах великих тисків та ударів найбільшу працездатність мають сталі з низькою вихідною твердістю, але здатні завдяки інтенсивності деформаційного зміцнення (наклепу) одержувати високу твердість поверхні в умовах експлуатації.