Виды разрушения деталей машин в эксплуатации

В практике эксплуатации машин и оборудования встречаются самые разнообразные случаи разрушения деталей. Чтобы научиться проектировать и изготовлять долговечные детали машин, необходимо познакомиться с основными разновидностями разрушения материалов при их взаимодействии с твердыми, жидкими и газообразными телами.

Наблюдения за износом и повреждениями деталей машин в эксплуатации позволяют выделить пять основных видов разрушения материалов деталей, которые имеют свои подвиды:

1) деформация и изломы (хрупкий излом, вязкий излом, остаточная деформация, усталостный излом контактные усталостные повреждения);

2) механический износ (истирание металлических пар, абразивный износ, питтингование);

3) эррозионно- кавитационные повреждения (жидкостная эрозия, кавитация, газовая эрозия);

4) коррозионные повреждения (атмосферная коррозия, коррозия в электролитах, газовая коррозия);

5) коррозионно-механические повреждения (коррозионная усталость, коррозионное растрескивание, коррозия при трении).

Классификация видов разрушения деталей машин

Рассмотрим характерные черты основных разновидностей разрушения материала деталей машин.

Деформация и изломы возникают при чрезмерном увеличении напряжений в материале детали, превосходящих предел текучести или предел прочности. Остаточная деформация приводит к изменению размеров и конфигурации детали либо к аварийному разделению детали на части (излом) с полной утратой работоспособности. В зависимости от свойств материала и характера приложения нагрузки изломы могут быть вязкими или хрупкими.

Механический износ проявляется в результате взаимодействия трущихся пар. В зависимости от природы трущихся тел и условий их взаимодействия различают износ при истирании металлических пар при трении качения или скольжения и абразивный износ.

Коррозия. Обязательным условием для возникновения коррозии металла является наличие контакта между деталью и коррозионной средой. По характеру коррозионных сред коррозия металлов разделяется на атмосферную, газовую и коррозию в электролитах.

Коррозионно-механические повреждения возникают при одновременном действии коррозии и механических факторов (деформаций, напряжений, истирания). В зависимости от условий механических воздействий различают повреждения металла при коррозионной усталости, коррозионном растрескивании, а также при трении.

Кавитационно-эрозионные повреждения образуются при взаимодействии с жидкостью или газом, которые с большой скоростью омывают металлическую поверхность. Различают газовую эрозию, жидкостную эрозию и кавитацию.

При высоких температурах наблюдается явление ползучести, которое заключается в том, что металл медленно и непрерывно пластически деформируется под действием постоянных нагрузок. Величина напряжения, вызывающего разрушения при повышенной температуре, зависит от длительности приложения нагрузки. Прочность материала при высокой температуре характеризуется длительной прочностью, определяемой напряжением, вызывающим разрушение при данной длительности нагружения и данной температуре.

Примеры нарушения нормальной работоспособности деталей машин приведены в таблице 1.

Указанная классификация, безусловно, не охватывает всех разновидностей разрушения деталей машин в эксплуатации, поскольку отдельные виды разрушения материала не проявляются в «чистом виде», в результате чего могут возникать промежуточные механизмы повреждений.