5.4. Виды изнашивания и методы их определения

Под изнашиванием понимают процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела или накопления остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы тела. Износ есть результат изнашивания, определенный в единицах длины, объема, массы и др. Износостойкость оценивается величиной, обратной скорости или интенсивности изнашивания. Как свойство материалов оказывает сопротивление изнашиванию, так и износостойкость проявляется по разному, в зависимости от условий трения и вида изнашивания.

Изнашивание по характеру воздействия на поверхность трения и протекающих на ней процессов при эксплуатации оборудования принято подразделять на следующие виды:

Механическое изнашивание, к которому относятся:

• абразивное,

• гидроабразивное (газоабразивное),

• эрозионное,

• гидроэрозионное (газоэрозионное),

• кавитационное,

• усталостное,

• изнашивание при фреттинге,

• изнашивание при заедании;

Коррозионно-механическое:

• окислительное,

• изнашивание при фреттинг-коррозии,

• водородное,

• электроэрозионное.

Механическое изнашивание происходит в результате механического воздействия на поверхность трения детали; в отличие от коррозионно-механического изнашивания, происходящего в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой.

Абразивное изнашивание является механическим изнашиванием в результате в основном режущего или царапающего действия твердых частиц.

Эрозионное изнашивание происходит в результате воздействия на поверхность потока жидкости (гидроэрозионное) или газа (газоэрозионное). Если в потоке жидкости (газа) находятся твердые частицы, то их воздействие на поверхность тела вызывает гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание.

Кавитационное изнашивание возникает, если при передвижении жидкости относительно тела в ней нарушается сплошность, образуются пузырьки, которые захлопываются вблизи поверхности, ударно воздействуя на нее.

Усталостное изнашивание характеризуется; усталостным разрушением поверхностного слоя при многократном его деформирования , и при трении.

Изнашивание при заедании является результатом схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую.

Если основное влияние на процессы изнашивания оказывают образовавшиеся на поверхности окисные пленки, то такое изнашивание называют окислительным.

Изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии имеет место при малых относительных колебательных перемещениях сопряженных деталей и различается степенью воздействия окружающей среды.

Электроэрозионное изнашивание обусловлено воздействием проходящего через контакт деталей электрического тока.

Водородное изнашивание возникает при концентрации водорода в поверхностных слоях трущихся тел.

Кинетика изнашивания характеризуется диаграммой износ - время. Эта диаграмма в зависимости от вида изнашивания, режимов и условий работы трущихся материалов может иметь различный характер.

Традиционная диаграмма содержит три участка: участок приработки деталей, участок установившегося изнашивания, участок катастрофического изнашивания.

Количественно процесс изнашивания оценивается скоростью изнашивания γ = h/t, отношением износа h к интервалу времени t, в течение которого он возник; или интенсивностью изнашивания 1= h/L - отношением износа к пути, пройденному точками контакта поверхности.

Испытания на изнашивание подразделяют на лабораторные, стендовые, полигонные, эксплуатационные. Схемы лабораторных испытаний разнообразны и моделируют режимы реальной эксплуатации узлов и деталей трения. Для оценки состояния трибосопряжений и прогнозирования остаточного ресурса необходимо уметь определить вид изнашивания и скорость протекания данного вида изнашивания.

Для оценки износа трибосопряжений в условиях эксплуатации используют методы анализа состояния смазочного материала и наличия в нем продуктов износа. Существует ряд методов обнаружения, количественного и качественного анализа продуктов износа в смазочном материале. Электростатический метод контроля частиц применяют для диагностики дефектов деталей газовоздушного тракта, вызванных пригаром, коррозией, касанием лопаток ротора о статор. Метод основан на измерении газостатических разрядов частиц износа (размером от 20 до 2000 Мкм), выносимых с поверхности поврежденных деталей потоком газа.

Для определения содержания и контроля металлов в смазочном материале нашли применение методы рентгено-флюоресцентного и радиометрического анализа, атомно-эмиссионного спектрального анализа, спектрометрии высокочастотного индукционного аргонового плазменного источника.

Для регистрации ферромагнитных частиц износа и выявления тренда изнашивания используют вихретоковые и магнито-индуктивные датчики.

Для дистанционного измерения и контроля износа и коррозии используют метод поверхностной или тонкослойной активации. Метод основан на облучении поверхности изделия и измерении интенсивности излучения образованной радионуклидной метки. Изменение интенсивности излучения переводится в характеристики уноса вещества по градуировочной кривой. Дистанционный контроль проводится в широких пределах от десятых долей микрометра до нескольких миллиметров с точностью 5…15% для любого количества участков и по любой временной программе. Методика безопасна и экологически чиста. Метод поверхностной активации применяют:

• для диагностирования износа деталей машинного оборудования (двигателей, компрессоров, насосов, зубчатых передач и др.);

• для диагностирования коррозии трубопроводов, арматуры, реакторов, резервуаров и др.;

• для оценки содержания продуктов износа в смазочных материалах.