Процессы старения, протекающие при контакте поверхностей

Существуют классификации процессов старения

- по скорости протекания;

- по внешним признакам.

Классификация процессов старения по скорости протекания представлена в таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Классификация процессов старения по скорости протекания

Процессы (по g-характеристике)		U (t)	Примеры
Стационарные	Постоянные			Износ U = k × t
Псевдостационарные			Износ при переменных режимах
Монотонные	Возрастающие			U = k × tn; n > 1 U = A × (eк×t – 1) Износ при засорении поверхностей
Убывающие			Износ в период приработки, распад мартенсита U = k × tn; n < 1 U = A × (1 – e-к×t)
Экстремальные	С максимумом			Коррозия, коробление g = a × t × e-b×t
С минимумом			Ползучесть, износ, коррозия
С запаздыванием			Усталость, хрупкое разрушение
Знакопеременные			Изменение механических характеристик

Наиболее характерные для машин процессы старения протекают при контакте двух поверхностей, особенно если имеет место их относительное перемещение. В этом случае, как правило, происходит износ поверхностей.

Изнашиваются направляющие элементы (подшипники и направляющие скольжения и качения), поверхности трения фрикционных муфт и тормозов, зубчатые, винтовые, червячные и другие передачи, цилиндры и поршневые кольца, кулачковые и кулисные механизмы, шарниры, оси и многие другие детали машин.

Износ - это результат процесса постепенного изменения размеров детали по ее поверхности при трении. Если речь идет о процессе разрушения поверхности, то применяют термин «изнашивание»!

Износ включает:

- истирание поверхностей, связанное с удалением материала со всей поверхности трения;

- смятие - когда имеет место перемещение материала под действием сил трения;

- усталость поверхностных слоев, когда под действием контактных нагрузок возникают локальные очаги разрушения поверхности.

Основные виды износасвязаны главным образом с характером контакта поверхностей и их относительного движения:

- если нет относительного перемещения поверхностей, то это, как правило, вызывает их смятие (пластическую деформацию). Смятие поверхностей является характерным видом разрушения шпоночных, зубчатых соединений, осей цепных передач, резьбовых соединений и других деталей машин;

- при малых относительных перемещениях сопряженных деталей возникает специальный вид износа, который называется фреттинг-коррозией;

- качение без скольжения (обкатка) двух тел вызывает усталость поверхностных слоев в виде отслаивания мелких частиц металла с поверхности контакта. Это относится, например, к подшипникам качения, роликам кулачковых механизмов. При недостаточной твердости материалов и больших удельных давлениях наблюдается также смятие.

- при качении с относительным скольжением, как это имеет место в зубчатых передачах, наблюдается износ и усталость. Зона усталости расположена там, где относительное скольжение минимально или равно нулю (в зоне начальной окружности зуба). Зона более интенсивного износа расположена в местах большего относительного скольжения (головка и ножка зуба).

Таким образом, каждому виду взаимодействия поверхностей соответствует наиболее характерный вид повреждения.

Следует иметь в виду, что при износе также происходят коррозия, адгезия и другие физико-химические процессы.