Изнашивания различных

Усталостное изнашивание (контактная усталость). Эпп вид изнашивания происходит и результате накопления повреждений и разрушений поверхности под влиянием циклических контактных нагрузок, вызывающих появление «ямою> выкрашивания. Усталостное изнашивание проявляется при трении, клчеппи или реже качении с проскальзыванием, когда контакт деталей является ечсредотчсппым.

Износ неравномерен по профилю в связи с неодинаковой скоростью скольжения и неодинаковыми контактными напряжениями. Однако вследствие изменения радиусов кривизны в процессе изнашивания происходит его выравнивание. Изношенные зубья получают специфическую заостренную форму. Износ приводит к повышению динамических нагрузок и шума, к ослаблению зубьев и в конечном результате к их поломкам.

Появление усталостной теории И.В. Крагельского позволило получить ответы на ряд неясностей в теории трения и изнашивания. Согласно этой теории отделение частиц изнашивания происходит лишь после определенного числа циклов нагружения. Тем не менее остаются вопросы, требующие рассмотрения их с точки зрения фрикционного переноса и образования поверхностных пленок: какова судьба отделившихся частиц материала, каков механизм их переноса на контртело, закрепления на нем и формирования пленки?

В процессе изнашивания происходит упрочнение поверхностного слоя (наклеп) за счет механического воздействия деформированием, однако возможно и разупрочнение поверхностного слоя в результате нагрева или физико-химического воздействия окружающей среды, если она вводится для охлаждения или промывки.

Прежде всего макроприработка связана с неточностью изготовления, когда площадь контакта в начале работы изделия меньше номинальной и в процессе изнашивания происходит ее

Ударно-гидроабразивное изнашивание происходит при соударении металлических поверхностей, когда в зоне контакта находятся одновременно жидкость и твердые частицы, способные поражать поверхность изнашивания. При этом виде изнашивания взаимодействие твердых частиц с поверхностью, изнашивания происходит прямым внедрением или относительным перемещением. Прямое внедрение частиц связано с ударом, относительное перемещение — с вытеснением жидкости из зоны контакта. При движении с жидкостью частицы изнашивают поверхность изделия путем микрорезания. В результате этих двух видов взаимодействия на поверхности изнашивания формируется, сложный микрорельеф, включающий участки ударно-абразивного и гидроабразивного изнашивания, хорошо различимые по виду на поверхности образца (рис. 6). Таким образом, механизм ударно-гидроабразивного изнашивания носит комплексный характер, включающий элементы ударно-абразивного и гидроабразивного изнашивания.

Ученые Запорожского машиностроительного института В. С. Попов, Н. Н. Брыков и Н. С. Дмитриченко на основании экспериментальных данных утверждают, что разрушение металлов при абразивном изнашивании происходит в две стадии, на каждой из которых сопротивляемость разрушающему действию абразива определяется принципиально разными свойствами [52]. Поведение металла на первой стадии — проникновение абразива в поверхность детали — характеризуется явлениями, соответствующими испытаниям на твердость. Вторая стадия изнашивания происходит в процессе взаимного перемещения детали и внедрившегося в ее поверхность абразива. Она включает разрушение поверхностных участков металла и их отрыв.

Теория усталостного изнашивания успешно развивается [19]. Она основывается на том, что разрушение участков поверхностей трения и отделение материала в виде продуктов изнашивания происходит вследствие многократного взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения. В процессе усталостного изнашивания возникает фрикционно-контактная усталость материалов. Факт, что в поверхностном слое в период, предшествующий разрушению, могут происходить разнообразные физические, физико-химические и механические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе изнашивания, а подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов [33]. Теория усталостного изнашивания не исключает возможности разрушения в результате одного взаимодействия выступов поверхностей тре-

Повышение износостойкости в условиях окислительного изнашивания происходит за счет повышения химической стойкости и твердости поверхностного слоя деталей.

Усталостное изнашивание (контактная усталость). Этот вид изнашивания происходит в результате накопления повреждений и разрушений поверхности под влиянием циклических контактных нагрузок, вызывающих появление «ямок» выкрашивания. Усталостное изнашивание проявляется при трении, качении или реже качении с проскальзыванием, когда контакт деталей является сосредоточенным.

Появление усталостной теории И.В. Крагельского позволило получить ответы на ряд неясностей в теории трения и изнашивания. Согласно этой теории отделение частиц изнашивания происходит лишь после определенного числа циклов нагружения. Тем не менее остаются вопросы, требующие рассмотрения их с точки зрения фрикционного переноса и образования поверхностных пленок: какова судьба отделившихся частиц материала, каков механизм их переноса на контртело, закрепления на нем и формирования пленки?

В процессе изнашивания происходит упрочнение поверхностного слоя (наклеп) за счет механического воздействия деформированием, однако возможно и разупрочнение поверхностного слоя в результате нагрева или физико-химического воздействия окружающей среды, если она вводится для охлаждения или промывки.

Трибофизика - это направление современной физики, изучающее процессы и явления, происходящие в реальных системах тел (трибосистемах), где тела контактируют друг с другом в условиях взаимного перемещения [6]. Трибофизика включает такие разделы, как термодинамика, статистическая физика, электродинамика, кинетика и др., и ее задачи выходят за пределы механики и материаловедения. Современный этап развития трибофизики характеризуется комплексным подходом к изучению и познанию явлений и процессов, протекающих на поверхностях и в поверхностных слоях взаимодействующих тел, применением высокоэффективных физических, химических и математических методов исследований и вычислительной техники. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований позволил достигнуть существенного прогресса в понимании природы трения и изнашивания различных материалов при разнообразных внешних условиях и различных состояниях взаимодействующих поверхностей. Этому способствовали результаты исследования адгезионного взаимодействия металлов и полимеров при трении, структурно-фазовых превращений и реологии поверхностных слоев при различных температурах и уровнях внешнего энергетического воздействия, анализ и обобщение результатов на основе термодинамического подхода, позволившие сделать вывод о стремлении всей поверхностной материальной системы найти и перейти в наиболее выгодное структурно-энергетическое состояние при минимальном производстве избыточной энтропии и интенсивности изнашивания [6—8].

Давление на поверхность трения р и скорость скольжения у являются основными параметрами, связанными с конструкцией и кинематикой сопряжения и определяющими интенсивность процесса изнашивания. Анализ большого числа исследований изнашивания различных материалов в условиях граничного трения и трения без смазки показывает, что в общем случае скорость изнашивания может быть выражена зависимостью [35]

Если при взаимодействии поверхностей имеют место условия для возникновения изнашивания различных видов (табл. 17), то протекает тот, который обладает большей скоростью*

Вкладыши наковальни 10, имеющие размер 30 X X 30X300 мм, изготовлены из стали У7 и подвержены закалке и низкому отпуску при температуре 180°С для получения твердости HRC 58—60. Сталь для наковальни выбирали с учетом результатов, полученных при исследовании основных закономерностей ударно-абразивного изнашивания различных углеродистых сталей.

По мере увеличения содержания углерода в стали и повышения ее твердости микрорельеф поверхности изнашивания образцов существенно меняется. Сравнивая микрорельеф поверхности изнашивания различных ста-

Автором выполнена работа по изучению влияния высоких скоростей относительного перемещения и удельного давления на количественные и качественные характеристики процессов трения и изнашивания различных материалов при различных методах обработки в условиях сухого трения и граничной смазки.

Для изучения закономерностей процессов изнашивания различных металлов и сплавов в связи с ведущими видами износа было произведено исследование в области классификации металлов и сплавов по их износостойкости.

Были проведены лабораторные испытания изнашивания различных антифрикционных материалов в присутствии в смазке естественной абразивной пыли. Испытания проводились с применением радиоактивных изотопов на машине типа МИ, оборудованной системой непрерывной циркуляции смазки и аппаратурой для определения величины изнашивания экспериментальных деталей по количеству радиоактивных продуктов износа в смазке [1].

С помощью метода меченых атомов Проблемная лаборатория износостойкости зубчатых передач (радиоизотопная) Рижского политехнического института в настоящее время определяет реальные границы контактно-гидродинамического (без-ызносного) режима работы среднескоростных тяжелонагру-.женных зубчатых передач. Для эвольвентных прямозубых передач избранного типоразмера в первую очередь определяются величины предельных нагрузок по изнашиванию и заеданию испытуемых зубчатых колес, характерные скорости изнашивания за пределами безызносного режима, зависимость •предельных нагрузок от скорости вращения, температуры зубчатых колес и поступающего в зацепление масла, влияние на величину предельных нагрузок и на характер процессов изнашивания различных сортов смазочных масел и присадок к ним, влияние кратковременных перегрузок на приработку, изнашивание и заедание зубчатых передач, зависимость процессов приработки от режима нагружения (при кратном и некратном отношении числа зубьев шестерни и колеса). Исследуются также изменения механических свойств и структуры поверхностного слоя сталей при изнашивании и нейтронном облучении. Закончен цикл испытаний зубчатых передач Новикова с одной и с двумя линиями зацепления.

Рис. 8.6. Кривые изнашивания различных материалов в потоке влажного абразива (t> = = 29 м/с, ос = 30°)

Трибофизика — это направление современной физики, изучающее процессы и явления, происходящие в реальных системах тел (трибосистемах), где тела контактируют друг с другом в условиях взаимного перемещения [6]. Трибофизика включает такие разделы, как термодинамика, статистическая физика, электродинамика, кинетика и др., и ее задачи выходят за пределы механики и материаловедения. Современный этап развития трибофизики характеризуется комплексным подходом к изучению и познанию явлений и процессов, протекающих на поверхностях и в поверхностных слоях взаимодействующих тел, применением высокоэффективных физических, химических и математических методов исследований и вычислительной техники. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований позволил достигнуть существенного прогресса в понимании природы трения и изнашивания различных материалов при разнообразных внешних условиях и различных состояниях взаимодействующих поверхностей. Этому способствовали результаты исследования адгезионного взаимодействия металлов и полимеров при трении, структурно-фазовых превращений и реологии поверхностных слоев при различных температурах и уровнях внешнего энергетического воздействия, анализ и обобщение результатов на основе термодинамического подхода, позволившие сделать вывод о стремлении всей поверхностной материальной системы найти и перейти в наиболее выгодное структурно-энергетическое состояние при минимальном производстве избыточной энтропии и интенсивности изнашивания [6—8].

Давление на поверхность трения р и скорость скольжения f являются основными параметрами, связанными с конструкцией и кинематикой сопряжения и определяющими интенсивность процесса изнашивания. Анализ большого числа исследований изнашивания различных материалов в условиях граничного трения и трения без смазки показывает, что в общем случае скорость изнашивания может быть выражена зависимостью [35]