Зношування унаслідок пластичної деформації

Цей вид зношування (зім'яття) полягає в зміні розмірів або форми деталі в результаті пластичної деформації її мікрооб'ємів. Пластична деформація звичайно супроводжує знос металів і спостерігається в зоні, безпосередньо прилеглій до поверхні тертя. Тут же мається на увазі деформація, що розповсюджується на всю деталь або значні об'єми її. Зім'яло може відбутися при терті, але може бути і не пов'язано безпосередньо з ковзанням або коченням поверхонь.

Зім'яло є характерним видом пошкодження пазів, шпон, і шпонок, шліцьових з'єднань, штифтів або упорів, різьбових з'єднань і інших деталей. Пластична деформація викликається або надмірними напругами, що допускаються, або значними перевантаженнями. Зім'яло характерний для деталей, що входять в контакт з ударом (наприклад, сідла кульових клапанів).

а) б)

Мал. 5.6 - Сили тертя на поверхні провідних і відомих зубів (а) і схема

утворення западини і хребта (б) по лінії зачеплення (Рn - Pn).

У тихохідних зубчатих передачах з колесами із сталей невисокої твердості виникають значні пластичні деформації з утворенням канавок по полюсній лінії у провідних зубів (Мал. 5.6). Під дією високих контактних напруг руйнується масляна плівка і відбувається перебігповерхневих шарів металу у напрямі ковзання. Не виключається така течія і при непошкодженій масляній плівці. В результаті течії в смузі ковзання провідних зубів з'являються напруги, направлені від полюса до вершини і западини зуба, а у відомих – до полюса. Цим зумовлюється форма пошкодження. На відомих зубах з'являється “хребет”, а на ведучих – канавка. При появі “хребта” в передачі його необхідно час від часу видаляти шабером. Понизити сили тертя і зменшити пластичні деформації можна застосовуючи масла підвищеної в'язкості. Але краще застосовувати стали великій твердості.

Із сталевих деталей до пластичної деформації схильні рейки, колеса і бандажі рухомого складу залізниць. При експлуатації рейок на залізничних коліях унаслідок дії коліс, що прокочуються під навантаженням, удару коліс на стиках пластична деформація розповсюджується на глибину майже всієї головки рейки і супроводжується зім'яттям верху і робочих країв головки. На підставі металографічного і рентгеноструктурного аналізів встановлено, що зміна кристалічної решітки бандажа розповсюджується на глибину до 25 мм. Найбільше наклепання спостерігається безпосередньо на поверхні кочення, далі, в глибину, він різко падає, залишаючись досить високим на глибині 1...1,5 мм. Значна пластична деформація, ймовірно, є причиною ослаблення посадки бандажу на колісному центрі. Якщо відсутні фазові перетворення в матеріалі бандажу під час експлуатації, то високе наклепання розміцнює, розпушує структуру; утворюються мікротріщини з відділенням надалі частинок пластично деформованого матеріалу.

Утворення вм'ятин і поглиблень на поверхні тертя – один з видів пошкодження підшипників кочення. При здавленні сторонніх частинок, що потрапили між тілами кочення і кільцями, можуть утворюватися вм'ятини на доріжках кочення. Ударне і вельми важке навантаження може викликати місцеву деформацію кільця у контакті з кульками або роликами – особливий вид деформації на доріжках кочення, званий брінелірованієм.

Одним з видів пошкодження підшипників ковзання є витискування бабітового шару, яке пов'язане з його низькою твердістю, або з надмірними навантаженнями на підшипник. Опір зім'яттю бабітового шару підвищується із зменшенням його товщини. У антифрикційному шарі з м'яких підшипникових сплавів діється іноді поступове переміщення поверхневих шарів у напрямі ковзання під дією сил тертя. Це приводить до зміни розмірів підшипника, погрішностей форми робочої поверхні, утворення тріщин в бабітовому шарі в місцях розташування пазів для кріплення бабіту і заволокуванню змащувальних канавок і отворів. Така деформація розвивається тільки під час роботи підшипника і пов'язана з динамічною силовою дією.