Абразивное изнашивание

Изнашивание - это процесс постепенного изменения размеров деталей в результате трения во время эксплуатации. При этом обычно изменяется форма и состояние рабочих поверхностей.

Износом называется результат изнашивания.

Тепловой износ проявляется на рабочих поверхностях кулачков распределительных валов, торцов толкателей, цилиндров двигателей, зубьев шестерен и на шейках коленчатых валов двигателей. Абразивный износ характерен наличием микропластических деформаций и срезанием метила деталей твердыми абразивными частицами (пыли, нагара, продуктов изнашивания, твердых структурных составляющих металле детали) , находящимися между поверхностями трения. Интенсивность абразивного износа зависит от механических свойств материала деталей, режущих свойств абразивных частиц, удельного давления и скорости скольжения пря трении.

Абразивное изнашивание – это разрушение поверхности детали в результате его взаимодействия с твердыми частицами (абразивом). Абразивным материалом называют материал естественного или искусственного происхождения, зерна которого имеют достаточную твердость и обладают способностью резания (царапания).

Такими частицами могут быть микровыступы, твердые частицы грунта, металлическая стружка, песок, оксидная пленка, нагар, продукты износа и т.д., попавшие в зону силового контакта сопряженных поверхностей. Твердые частицы могут находиться как в закрепленном состоянии (неподвижно закрепленные твердые зерна), так и в свободном.

Абразивному изнашиванию подвержены большое количество деталей машин, работающих в абразивной среде (ходовая часть гусеничных тракторов и дорожно-строительных машин, рабочие органы сельскохозяйственных машин и металлорежущих станков, узлы бурильного оборудования нефтяной и газовой промышленности и т.д.).

Поверхность детали может быть разрушена как в результате одноактного воздействия абразива, так и многоактного процесса деформирования поверхности абразивными частицам.

а) скольжение детали по монолитному образцу;

б) качение детали по абразиву;

в) соударение с частицами абразива;

г) соударение детали с монолитным абразивом;

д) влияние потока абразивных частиц на поверхность детали;

е) скольжение детали в массе абразивных частиц;

ж) взаимодействие сопряженных деталей в контакте с абразивными частицами.

На процесс абразивного изнашивания влияют различные факторы: природа абразивных частиц, их форма и размер, агрессивность среды, свойство изнашиваемых поверхностей, ударное взаимодействие, температура и т.п.

Рис.11 Абразивный износ вала

Экспериментально установлено, что если размер частиц не превышает 5 мкм, то они, имея большую развитую поверхность, абсорбируют на себе продукты окисления масла, что может снизить интенсивность изнашивания детали. Многие исследования показывают, что частицы с размерами менее 5 мкм уменьшают износ частицы, размером более 5 мкм – увеличивают износ.

Соотношение твердости материала Нм и абразива На оказывает влияние на процесс абразивного изнашивания.

При выполнении условия Кт=Нм/На<0,5, (4.4) возможно прямое разрушение материала.

При Кт больше 0,7 происходит многоцикловое разрушение. Стойкость абразивному изнашиванию также зависит от состава и структуры поверхностных слоев.