Классификация видов изнашивания по видам

Согласно стандарту (ГОСТ 16429—70) все виды изнашивания можно разделить на три основные группы (рисунок 10.2):

1.1) 1.2) 2.1) 2.2) 3.1) 3.2)

Рисунок 9.2 – Классификация видов изнашивания

1) механическое изнашивание происходит в результате только механических взаимодействий материалов изделия:

1.1) абразивное изнашивание, при котором на трущихся поверхностях имеются абразивные (твердые) частицы, разрушающие поверхность за счет резания и царапания с отделением стружки. Хотя, как правило, принимаются меры для того, чтобы избежать износа этого вида, обладающего большой интенсивностью, часто имеются причины для его возникновения.

Происходит это вследствие недостаточной фильтрации смазки или наличия абразива на поверхности трения, попадающего из окружающей атмосферы. Часто абразивные частицы являются продуктами износа - твердыми составляющими одного из сопряженных тел. Некоторые детали машин работают непосредственно в абразивной среде ( и др.).

Разновидностью абразивного изнашивания являются гидро- и газоабразивное изнашивание, когда износ происходит в результате воздействия потока твердых частиц. увлекаемых потоком жидкости или газа,. Этот вид изнашивания, а также такие, как эрозионное и кавитационное изнашивание, когда нет контакта двух твердых тел, отнесены к процессам разъедания;

1.2) усталостное изнашивание является следствием циклического воздействия на микровыступы трущихся поверхностей, о чем было сказано выше. Отделение частиц может также происходить в результате наклепа поверхностного слоя, который становится хрупким и разрушается (иногда его называют изнашиванием при хрупком разрушении). Наклеп (нагартовка) - упрочнение металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации. Наклёп сопровождается выходом на поверхность образца дефектов кристаллической решётки, увеличением прочности и твёрдости и снижением пластичности, ударной вязкости, сопротивления металлов деформации противоположного знака (эффект Баушингера).)

2) молекулярно-механическое изнашивание сопровождается также воздействием молекулярных или атомарных сил:

2.1) адгезионное изнашивание связано с возникновением в локальных зонах контакта поверхностей интенсивного молекулярного (адгезионного) взаимодействия, силы которого превосходят прочность связей материала поверхностных слоев с основным материалом. Образование адгезионных связей происходит в процессе механического взаимодействия микровыступов контактирующих тел. Это облегчает проявление атомно-молекулярных сил, которые зависят от природы контактирующих материалов.

При трении металлических пар адгезионное изнашивание приводит, как правило, к схватыванию контактирующих участков, глубинному вырыванию материала, переносу его с одной поверхности трения на другую и воздействию возникших неровностей на сопряженную поверхность. Этот вид износа относится к недопустимым видам повреждения, так как обладает высокой интенсивностью и приводит, как правило, к заеданию и отказу сопряжения.

2.2) изнашивание в условиях избирательного переноса, наоборот, характеризуется атомарными явлениями в зоне контакта и приводит к практически безызносным парам. Образовавшийся на поверхности в результате своеобразных механохимических процессов мягкий и тонкий слой, обогащенный медью, обеспечивает минимальное трение и способствует равномерному распределению давлений по поверхности трения.

3) коррозионно-механическое изнашивание происходит при трении материала, вступившего в химическое взаимодействие со средой. Эти процессы характеризуются явлениями, вызывающими разрушение микрообъемов материалов при трении и неодинаковой интенсивностью процесса.

3.1) окислительное изнашивание происходит при наличии на поверхности трения защитных пленок, образовавшихся в результате взаимодействия материала с кислородом.

Существуют различные формы окислительного износа:

- при удалении с поверхности трения ультрамикроскопических химически адсорбированных пленок (1-я форма),

- при удалении микропленок твердых растворов и эвтектик химических соединений кислорода и металла (2-я форма)

- при периодическом образовании и выкрашивании сплошных твердых и хрупких слоев химических соединений кислорода и металла (3-я форма).

Следует иметь в виду, что наличие окисных пленок не исключает возможности их усталостного разрушения, а лишь вносит свою специфику, так как разрушается более хрупкий материал.

Особенность окислительного износа при трении качения заключается в том, что наличие больших деформаций в поверхностных слоях облегчает диффузию кислорода и его взаимодействие с металлом. Пластически деформированный и насыщенный кислородом слой под воздействием циклических нагрузок хрупко разрушается, затем этот процесс охватывает следующие слои металла.

3.2) изнашивание при фреттинг-коррозии происходит при относительных колебательных перемещениях контактирующих металлических поверхностей в результате вибраций или периодических деформаций элементов конструкции.

На участках, поврежденных фреттинг-коррозией, протекают процессы схватывания, абразивное разрушение, усталостно-коррозионные явления. Данный процесс является многостадийным:

- вначале происходит упрочнение поверхностей контакта и циклическая текучесть подповерхностных слоев. При этом происходит пластическая деформация микровыступов, схватывание ювенильных участков металла, возникновение и разрушение окисных пленок;

- вторая стадия фреттинг-коррозии (инкубационная) характеризуется развитием коррозионно-усталостных процессов и формированием коррозионно-активной среды вследствие адсорбции на окислах влаги и кислорода. Скорость изнашивания на этой стадии обычно невелика. Износ связан с образованием и удалением из зоны контакта разрушающихся окисных пленок;

- третья стадия фреттинг-коррозии, которая характеризуется высокой интенсивностью процесса, связана с разрушением поверхностных слоев, предварительно разрыхленных усталостными и коррозионными процессами. В зоне контакта может образоваться повышенное количество продуктов износа, что способствует интенсификации процессов разрушения вплоть до абразивного изнашивания. Эта стадия фреттинг-коррозии является недопустимой при эксплуатации изделий.