Ерозійне зношування

Ерозія в широкому понятті – процес поверхневого руйнування речовини під впливом зовнішнього середовища. У машинобудуванні ерозія має вужче поняття – руйнування поверхні матеріалів унаслідок механічної дії високошвидкісного потоку рідини, газу або пару. Руйнування металів під дією електричних зарядів також відноситься до ерозії. Л.А. Урванцев підрозділяє ерозію на газову, кавітаційну, абразивну і електричну. Кожен вид ерозії має підвиди, що є поєднанням окремих видів, наприклад, газова ерозія може бути газоабразивною, газоелектричною і т.д.

Ерозійна дія високошвидкісного потоку рідини, газу або пару в чистому вигляді складається з тертя суцільного потоку і його ударів об поверхню. В результаті тертя відбувається розхитування і вимивання окремих об'ємів матеріалу. Швидкість зношування в цьому випадку мала. Незрівнянно велика роль належить динамічній дії потоку або струменя. Залежно від властивостей матеріалу можливі вириви окремих об'ємів або груп зерен з несприятливою орієнтацією відносно прикладених сил. У пластичних матеріалах, що мають здатність наклепуватися, спочатку накопичуються мікропластичні деформації окремих ділянок, а коли здібність до зміцнення вичерпується, ці ділянки розпушуються і вимиваються. Рідина, що упроваджується при ударах в мікротріщини, що утворилися, поводиться подібно до клину, розсовуючи бічні стінки.

У початковий період на гладкій поверхні ерозія розвивається вельми поволі, але після появи уражених місць вона посилюється. Це пояснюється підвищенням крихкості пошкодженого поверхневого шару у зв'язку з накопиченням мікротріщин, розклинюючою дією рідини і посиленням ударної дії із-за великого вихороутворення у поверхні.

До ерозійного зношування схильні сталеві і чавунні поршневі кільця двигунів внутрішнього згорання. На них у наслідок прориву газів між кільцем і циліндром розвивається ерозійне руйнування. Воно має вид довгастих раковин гіллястої будови. Часто ерозійне зношування починається з мікроподряпин, що виникають при схоплюванні поверхонь тертя. Ерозійне зношування у багатьох випадках було б слабкіше, якби не присутність сторонніх частинок в потоці. Якщо потік містить абразивні частинки, то зношування стає ерозійно-абразивним. Поверхневий шар деталей насосів, гідравлічних турбін, трубопроводів і їх арматури, сит, грохотів, центрифуг і тому подібних деталей машин розмивається потоком води, що містить абразив. Швидкість ерозійного зношування залежить від властивостей твердих частинок, їх концентрації, швидкості руху в потоці і ступені агресивності води. Підсилює абразивно-ерозійне зношування корозія і кавітація. Всі ці види руйнування можуть виявлятися одночасно.

Гаряча газова ерозія пластичних мас і теплозахисних покриттів одержала назву абляції. Це явище виявляється під впливом аеродинамічного нагріву при входженні балістичного снаряду в щільні шари атмосфери або під дією високонагрітих відпрацьованих газів при роботі ракетних двигунів. Абляція супроводжується тепловими і механічними ефектами і включає цілий ряд явищ: ерозію від ударів твердих частинок і крапель; зрізає матеріалу від дії аеродинамічних зусиль; лущення (розтріскування і відпадання лусок від теплового розширення); здування розплавленого металу потоком газів; сублімацію, випаровування, піроліз, згорання.

Стійкість пластмас до абляції залежить від теплопровідності. У протилежність металам пластмаси повинні мати низьку теплопровідність. Краще чинять опір деталі, відлиті під високим тиском, ніж при низькому.