Виды изнашивания: классификация и характеристики износа

Виды изнашивания: классификация и характеристики износа

Под изнашиванием понимают постепенное разрушение поверхностей трения различных пар. Существует множество видов изнашивания. Они обусловлены различными причинами. Но всех их объединяет одно – частицы отделяются от основного материала. Это приводит к нарушению в работе механизмов, а в иных случаях может вызвать их поломку. Увеличиваются зазоры в соединениях, посадки начинают бить в результате образования значительного люфта. В данной статье рассмотрены основные виды изнашивания, даются их характеристики и общая классификация.

Изношенная поверхность

Особенности абразивного изнашивания

Абразивом называется мелкодисперсный материал природного или искусственного происхождения, обладающий значительной твердостью, достаточной для нанесения царапин на другие, менее твердые, материалы.

Вид изнашивания поверхностей, при котором наблюдается разрушение структуры и целостности поверхностного слоя при взаимодействии с твердыми микрочастицами, называется абразивным. Следует отменить, что для подобного рода разрушений скорость трения должна быть весьма значительной (несколько метров в секунду). Хотя при длительной работе разрушение наступает и при меньших скоростях и усилиях зажима.

В роли абразивных веществ могут выступать как неподвижно закрепленные объекты (твердые фазы сталей и сплавов), так и подвижные посторонние частицы, попавшие в зону контакта трущихся поверхностей (песок, пыль и другие).

На величину абразивного изнашивания и его интенсивность влияют следующие факторы:

  • природа происхождения абразивных частиц;
  • среда эксплуатации механизмов (степень агрессивности);
  • свойства материалов пар трения;
  • ударные нагрузки;
  • температурные показатели и многие другие.
Абразивный износ поверхности

Абразивный износ твердыми частицами (зернами)

Такой вид механического изнашивания наступает при контакте абразивных зерен с металлом или другим материалом. Показатель твердости таких частиц значительно превышает значение показателя твердости самого металла. Это приводит к деформации материалов пар трения, возникновению усталостных напряжений, истиранию поверхности.

Если механизм работает в условиях частых знакопеременных нагрузок, то эффект вредного воздействия абразива усиливается. В этом случае частица абразива оставляет на поверхности металла не только риски, но и вмятины.

С увеличением фракции абразивного вещества увеличивается и абразивный износ. Частицы абразивов являются весьма твердыми, но в то же время и хрупкими. Поэтому крупные тела могут размалываться на более мелкие.

Износ трущейся поверхности

Особенности окислительного изнашивания

Данный вид изнашивания возникает в том случае, когда на поверхности трущихся деталей возникает рыхлая пленка окислов, которая быстро удаляется с поверхности в результате трения. Большинство машиностроительных материалов склонны к окислению на воздухе при повышенных температурах. Поэтому такому виду изнашивания деталей подвержены механизмы, которые работают без смазки и без системы охлаждения.

Чем больше скорость разрушения окисной пленки и чем больше скорость ее образования, тем интенсивнее происходит износ поверхностей.

Такой вид изнашивания характерен для шарнирных и болтовых соединений, различных подвесных механизмов, да и вообще для всех узлов, работающих без смазки.

С увеличением скорости трения увеличивается температура трущихся поверхностей. Это приводит к интенсификации разрушительных процессов. Аналогичное воздействие оказывает и увеличение ударных нагрузок.

Износ поверхности трения

Изнашивание под влиянием пластической деформации

Данный вид изнашивания деталей машин характерен для высоконагруженных узлов. Сущность его заключается в изменении геометрических форм изделия под действием значительных нагрузок.

Он наиболее характерен для шпоночных и шлицевых соединений, а также резьбы, штифтов и так далее.

Подобные деформации могут возникать и в зубчатых соединениях. Причем они не обязательно должны быть быстроходными. Ключевой фактор здесь – нагрузка.

Нередко подобные деформации появляются на железнодорожных рельсах и колесах подвижного состава. Для предотвращения необходимо организовывать своевременную профилактику и обследование элементов конструкции.

Износ шестерен

Изнашивание в результате выкрашивания

Представленная классификация видов изнашивания не будет полной, если упустить из виду так называемый износ в результате выкрашивания. Его сущность заключается в следующем. При тяжелых (возможно, даже экстремальных) условиях работы, поверхностные слои трущихся деталей претерпевают структурные и фазовые превращения. Причинами в разных случаях выступают повышенные температуры, условия нагрева и охлаждения, высокое давление и другие. Свойства полученных слоев значительно отличаются от свойств исходного материала. Как правило, эти фазы являются хрупкими и при нагрузках разрушаются.

Так, на стали и чугуне в процессе трения без смазки образуются характерные белые полоски. Эти участки невозможно вытравить даже раствором азотной или плавиковой кислот на спирту. Специалисты в области металловедения называют это образование белым слоем. Он имеет довольно большую твердость по Роквеллу и очень хрупкий. Одна лаборатория провела фазовый и структурный анализ белого слоя. Выяснилось, что он представляет собой механическую смесь из мартенсита и цементита. В нем также содержится незначительное количество феррита. Последнего в нем совсем мало и он не может уменьшить твердость.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:  Бобинорезательная машина - что это? Виды