3.2. Дослідження деталей машин і встановлення механізму їх руйнування
Аналіз результатів дефектації пошкоджених поверхонь деталей машин дозволяє стверджувати, що основними дефектами є: тріщини, корозія і знос.
Знос є результатом процесів руйнування поверхневих шарів деталей і відділення частинок матеріалу від робочих поверхонь при терті, що призведе до поступової зміни їх розмірів і форм.
Кожна деталь працює в певних умовах тому для неї буде характерним певний вид дефекту. Природа дефекту визначається тими зовнішніми факторами, які діють на деталь, а також структурою і фізико-механічними властивостями матеріалу, з якого ця деталь виготовлена. Основними факторами є: температура, швидкість переміщення, питоме навантаження і агресивність середовища. До додаткових факторів слід віднести вібрацію, циклічність навантаження, радіацію і ін.
Залежно від зовнішніх механічних впливів, середовища, фізико-механічних властивостей, що труться матеріалів і стану поверхонь, що труться кожна пара деталей даної трибосистеми має чітко виражений провідний вид зношування, що лімітує термін служби її при експлуатації, і може мати супутній вид зношування, який має незначний вплив на деталей.
У найбільш важких умовах роботи знаходяться деталі циліндро-поршневої групи, на які діють високі питомі навантаження і температури, а також деталі, що працюють в умовах абразивного, газо- і гідроабразивного зношування в агресивному середовищі. Підвищений знос цих деталей призводить до передчасного виходу їх з ладу, зниження ресурсу автомобільних двигунів і механізмів.
При всьому різноманітті конструкцій золотникові, плунжерні і інші прецизійні пари гідравлічних і паливних агрегатів мають характерні ознаки, що дозволяють розділити їх на кілька типів за механізмом пошкодження деталей. Найбільш типовими пошкодженнями таких трибо спряжені є наступні чотири види: 1) гідроерозіонное зношування; 2) схоплювання; 3) втомний знос; 4) корозійно-механічне зношування.
Гідроерозійне руйнування поверхонь, що омиваються рідиною, виявляється найбільш загальним видом зношування деталей прецезіоних пар. Для деталей золотникових регулюючих пристроїв воно призводить до зміни значення регульованого параметра, перепаду тиску, так як внаслідок зношування деталей збільшився зазор. Це призводить до зменшення подачі насоса або до зміни витрати робочої рідини.
Дослідження гідроабразивного зношування
У більшості випадків цей вид ушкоджень спостерігається на ділянках поверхонь деталей поблизу крайок поясів і отворів. Пошкодження при цьому мають вигляд численних плавно спадаючи по глибині канавок (електричним вимивання).
Металографічні та електронно-мікроскопічні дослідження деталей, пошкоджених гідроабразивним зношуванням показали, що глибина пошкоджень досягає 8 мм і більше, а площа уражених ділянок може становити від часток мм2 до декількох м2. На рис. 3.5. приведена мікрофотографія поверхні деталі, що працює в умовах гідроабразивного зношування. На поверхні деталі видно подряпини, поглиблення, які виникли в результаті видалення зі структури сплаву твердих частинок, сліди пластичної деформації.
Рисунок 3.4 - Мікрофотографія поверхні деталі, схильною до гідроабразивного зношування
Результати вимірювання мікротвердості структури деталей, схильною до різного ступеня гідроабразивному зношування свідчить про те, що інтенсивного руйнування передує пластичне деформування, в результаті якого мікротвердість сплаву збільшується до цілком певних для даного сплаву граничних значень. При цьому дефектність структури зростає, що зумовлює виникнення і подальший розвиток мікротріщин, які зливаючись утворюють замкнене коло і, як результат, під впливом розклинюючої дії середовища і потоку рідини відбувається відділення частки структурно-складової сплави, що характеризуються як частка зносу.