Vrste trošenja: klasifikacija i karakteristike trošenja

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Trbanje se shvaća kao postupno uništavanje tarnih površina različitih parova. Postoji mnogo vrsta odijevanja. Oni su zbog raznih razloga. Ali svi imaju jedno zajedničko – čestice su odvojene od osnovnog materijala. To dovodi do poremećaja u radu mehanizama, au drugim slučajevima može uzrokovati njihov kvar. Praznine u zglobovima se povećavaju, slijetanja počinju tući kao rezultat stvaranja značajnog zazora. Ovaj članak raspravlja o glavnim vrstama nošenja, daje njihove karakteristike i opću klasifikaciju.

Značajke abrazivnog trošenja

Abraziv je fino raspršen materijal prirodnog ili umjetnog porijekla, sa značajnom tvrdoćom dovoljnom da izgrebe druge manje tvrde materijale.

Vrsta površinskog trošenja, kod koje dolazi do razaranja strukture i integriteta površinskog sloja kadainterakcija s čvrstim mikročesticama naziva se abrazivnim. Treba poništiti da za ovu vrstu razaranja brzina trenja mora biti vrlo značajna (nekoliko metara u sekundi). Iako s produljenim radom, uništavanje se događa čak i pri nižim brzinama i silama stezanja.

Uloga abrazivnih tvari mogu biti i fiksni predmeti (čvrste faze čelika i legura) i pokretne strane čestice koje su pale u kontaktnu zonu trljajućih površina (pijesak, prašina i ostalo).

Sljedeći čimbenici utječu na količinu abrazivnog trošenja i njegov intenzitet:

• priroda podrijetla abrazivnih čestica;
• radno okruženje mehanizma (stupanj agresivnosti);
• svojstva materijala parova trenja;
• udarna opterećenja;
• indikatori temperature i mnogi drugi.

Abrazija tvrdim česticama (zrnima)

Ova vrsta mehaničkog trošenja nastaje kada abrazivna zrna dođu u dodir s metalom ili drugim materijalom. Indeks tvrdoće takvih čestica značajno premašuje indeks tvrdoće samog metala. To dovodi do deformacije materijala parova trenja, pojave naprezanja zamora i abrazije površine.

Ako mehanizam radi u uvjetima čestih naizmjeničnih opterećenja, tada se pojačava učinak štetnog djelovanja abraziva. U ovom slučaju, abrazivna čestica ostavlja ne samo tragove, već i udubljenja na metalnoj površini.

S povećanjem udjela abrazivne tvari,abrazivno trošenje. Abrazivne čestice su vrlo tvrde, ali u isto vrijeme krhke. Stoga se velika tijela mogu samljeti u manja.

Značajke oksidativnog trošenja

Ova vrsta habanja nastaje kada se na površini trljajućih dijelova pojavi labav oksidni film, koji se brzo uklanja s površine kao rezultat trenja. Većina inženjerskih materijala ima tendenciju oksidacije u zraku na povišenim temperaturama. Stoga su mehanizmi koji rade bez podmazivanja i bez sustava hlađenja podložni ovoj vrsti trošenja dijelova.

Što je veća brzina razaranja oksidnog filma i veća brzina njegovog stvaranja, to je intenzivnije trošenje površina.

Ova vrsta habanja tipična je za zglobne i vijčane spojeve, razne mehanizme ovjesa i zapravo za sve jedinice koje rade bez podmazivanja.

S povećanjem brzine trenja, temperatura površina za trljanje raste. To dovodi do intenziviranja destruktivnih procesa. Povećanje udarnog opterećenja ima sličan učinak.

Nošenje zbog plastične deformacije

Ova vrsta trošenja dijelova stroja tipična je za visoko opterećene jedinice. Njegova bit leži u promjeni geometrijskih oblika proizvoda pod utjecajem značajnih opterećenja.

Najtipičniji je za spojeve s ključem i utorom, kao i navoje, igle i tako dalje.

Sličnodeformacije se mogu pojaviti i u zupčanicima. I ne moraju biti brzi. Opterećenje je ovdje ključni faktor.

Često se takve deformacije pojavljuju na tračnicama i kotačima željezničkih vozila. Za prevenciju potrebno je organizirati pravovremenu prevenciju i ispitivanje strukturnih elemenata.

Otrošenost zbog lomljenja

Predstavljena klasifikacija tipova trošenja neće biti potpuna ako izgubimo iz vida takozvano trošenje kao rezultat usitnjavanja. Njegova je suština sljedeća. U teškim (možda čak i ekstremnim) uvjetima rada površinski slojevi dijelova koji se trljaju prolaze strukturne i fazne transformacije. Razlozi u različitim slučajevima su povišene temperature, uvjeti grijanja i hlađenja, visoki tlak i drugo. Svojstva dobivenih slojeva značajno se razlikuju od svojstava izvornog materijala. U pravilu su ove faze krhke i pucaju pod opterećenjem.

Dakle, karakteristične bijele pruge nastaju na čeliku i lijevanom željezu tijekom trenja bez podmazivanja. Ta se područja ne mogu urezati čak ni otopinom dušične ili fluorovodične kiseline u alkoholu. Stručnjaci iz područja znanosti o metalu ovu formaciju nazivaju bijelim slojem. Ima prilično visoku Rockwell tvrdoću i vrlo je krhak. U jednom laboratoriju izvršena je fazna i strukturna analiza bijelog sloja. Pokazalo se da se radi o mehaničkoj mješavini martenzita i cementita. Sadrži i malu količinu ferita. Posljednja stvar u tome uopćemala i ne može smanjiti tvrdoću.

Nastanak (sinteza) ove tvari prati pojava štetnih unutarnjih vlačnih i tlačnih sila. Kada se vektori unutarnjih naprezanja podudaraju s vanjskim opterećenjima na dijelu, na njegovoj površini nastaju male pukotine u području bijelog sloja. Ove mikropukotine su koncentratori i akumulatori naprezanja, što dovodi do krhkog loma proizvoda u cjelini.

Nošenje uz nanošenje korozije

Ovaj se proces događa na površinama koje su u bliskom kontaktu jedna s drugom. Razlog su fluktuacije. Treba napomenuti da materijali tijela tarnog para mogu biti vrlo različiti (metal-metal ili nemetal-metal).

Ova se pojava javlja već pri minimalnim pomacima tijela (oko 0,025 mikrometara).

Kao posljedica fluktuacija, na površinama se pojavljuju žarišta korozije, koja rastu i dovode do uništenja površinskog sloja.

Nošenje vibracijskom kavitacijom

Ova vrsta trošenja nastaje kada proizvodi rade u tekućem mediju. Iako se može pojaviti i kada mlaz tekućine udari u dio stroja ili mehanizma. Fizika procesa je sljedeća. Tlak tekućine na granici faza (između tekućine i krutine) opada, što dovodi do pojave takozvanih kavitacijskih mjehurića. Intenzitet ovog trošenja ovisi o sadržaju zraka u tekućini i o vanjskom tlaku.

Zvučna vibracija može poslužiti kao katalizator. Posebno su štetne u ovom slučaju vibracije ultrazvučnog spektra. Vrlo često se takva štetna pojava javlja u trljajućim dijelovima motora s unutarnjim izgaranjem. Istraživanja pokazuju da se zvučna kavitacija troše tri do četiri puta brže od trenja.

Nošenje zbog termičkog pucanja

Ovaj problem je tipičan za kotače željezničkih vagona i lokomotiva. Tijekom kretanja vlaka strojovođa često mora usporiti. To uzrokuje proklizavanje kotača i zagrijavanje. Prilikom povećanja brzine, površina za trljanje se prilično brzo hladi. Takav toplinski ciklus dovodi do stvaranja mnogih pukotina na površini kotača. To značajno ubrzava trošenje proizvoda. Trenutno se za proizvodnju željezničkih kotača koriste posebni legirani čelici. Ali ranije se koristio čelik obične kvalitete. Stari kotači se i danas koriste u mnogim vlakovima, tako da je ovaj problem još uvijek relevantan.

Načini rješavanja toplinskih pukotina

Najučinkovitija mjera za suzbijanje toplinskih pukotina bit će osigurati intenzivno hlađenje. Za to se mogu koristiti posebna ulja i masti. U slučaju kotača vlaka, ova mjera, iz očitih razloga, nije prikladna. U ovom slučaju možete igrati na kemijskom sastavu materijala i odabrati povoljniju ocjenu čelika s ove točke gledišta. Određeni razredi legiranih čelika imaju nizak koeficijent ekspanzije. I ovo svojstvo se može iskoristiti s prednostima.

Nekiznačajke erozije

S obzirom na vrste trenja i trošenja, ne možemo izgubiti iz vida tzv. erozijsko trošenje. Jednostavno rečeno, to je uništavanje površina pod utjecajem okoline.

U inženjerstvu, ovaj koncept se odnosi na uništavanje površina dijelova strojeva i sklopova mehanizama pod utjecajem čimbenika okoline. Takvi čimbenici utjecaja uključuju protok zraka i tekućine, paru ili razne plinove. Uzrok trošenja je, kao i prije, trenje. Samo u ovom slučaju na površinu ne djeluju abrazivne čestice, već molekule plina ili tekućine.

Tijekom ovog procesa pojavljuju se mikropukotine. Molekule tekućine i pare pod visokim pritiskom prodiru u njih i doprinose uništavanju svih površinskih slojeva proizvoda.

Tekućina ili para također mogu sadržavati abrazivne čestice u suspenziji. U ovom slučaju, takva mješavina će uzrokovati abrazivno-erozivno uništavanje i trošenje.

Haranje od umora i njegove karakteristike

Vrste habanja i kršenja geometrije su vrlo raznolike. Mnogi problemi projektantima i inženjerima strojarstva uzrokuju ljuštenje od zamora površina dijelova. Ova "bolest" je vrlo podmukla. Fenomen lomljenja od zamora javlja se u dijelovima koji rade dulje vrijeme u uvjetima izmjeničnih opterećenja. Ovo je karakteristična "bolest" zupčanika.

Ovu vrstu trošenja prati nastanak pukotina na površini i njihovo prodiranjeduboko u proizvod. Cijela mreža takvih mikropukotina pojavljuje se na beznačajnoj površini. Pod utjecajem pritisaka i temperatura, mali različiti komadi metala se ljušte od glavnog tijela i otpadaju. Važnu ulogu u ovom procesu igra mazivo (ulje), koje prodire u mikropukotine i potiče uništavanje.