Механический износ деталей
Механический износ деталей автомобилей возникает под действием сил трения. Которое вызывает скалывание, смятие и разрушение поверхности детали.
Уменьшение механического износа может быть обеспечено подбором материала (сталь – баббит, сталь –бронза, сталь – чугун). И повышением частоты обработки сопрягаемых деталей.
Автомобильные детали, работающие в тяжелых условиях (коленчатые валы, цилиндры и др.), обрабатывают шлифованием и полированием. Главной причиной износа является трение. В зависимости от характера перемещения сопрягаемых деталей различают трение скольжения (трение вала во втулке, поршня в цилиндре и т.д.) и трение качения (в шариковых и роликовых подшипниках). При трении качения износ в десятки раз меньше, чем при трении скольжения.
Максимальный износ деталей автомобилей наблюдается при сухом трении. Во всех случаях следует стремиться к работе в условиях жидкостного трения. Что достигается соблюдением правил смазки, применением рекомендуемых сортов масел и режимов работы сопряжений.
Гидроабразивный
Воздействие аналогично предыдущему, но роль носителя абразива выполняет не газовая среда, а поток жидкости.
Такому воздействию подвержены:
- гидротранспортные системы;
- узлы турбин ГЭС;
- компоненты намывочного оборудования;
- горная техника, применяемая для промывки руды.
Иногда гидроабразивные процессы усугубляются воздействием агрессивной жидкой среды.
Кавитационный
Перепады давления в жидкостном потоке, обтекающем конструкции, приводят к возникновению газовых пузырьков в зоне относительного разрежения и их последующему взрывному схлопыванию с образование ударной волны. Эта ударная волна и является основным действующим фактором кавитационного разрушения поверхностей. Такое разрушение встречается на гребных винтах больших и малых судов, в гидротурбинном и технологическом оборудовании. Усложнять ситуацию могут воздействие агрессивной жидкой среды и наличие в ней абразивной взвеси.
Абразивный износ деталей
Абразивный износ является разновидностью механического износа. При этом виде износа разрушение трущихся поверхностей производится посторонними частичками. Это песок, пыль и продукты износа, которые имеют повышенную твердость.
Абразивному износу больше всего подвержены детали ходовой части автомобилей и машин. Снижение абразивного износа может быть обеспечено постановкой фильтров, сальников, защитных чехлов. А также поддержанием машины в чистоте, современной очисткой от нагара деталей шатунно-поршневой группы и механизма газораспределения. Ну и интенсивной смазкой трущихся деталей.
Изнашивание металлов при трении
Трение — основная причина изнашивания деталей машин. Проблемы трения, изнашивания и смазывания изучает наука трибология, базирующаяся на фундаментальных законах физики, химии, механики сплошных сред, термодинамики и материаловедения.
Трибологические свойства металлических материалов в значительной степени зависят от состояния их поверхностных слоев. С поверхности, подвергаемой контактным механическим нагрузкам, коррозии и высоким температурам, начинается разрушение большинства изделий машиностроения. Наибольшие потери связаны с развитием процессов изнашивания поверхности деталей машин и инструмента. По мере развития технологий и перехода от макромасштабных к микро- и наномасштабным уровням рассмотрения структуры и свойств материалов роль поверхности многократно возрастает.
Работа любого механизма и машины связана с передачей энергии и потерями части передаваемой энергии на трение. Процесс трения,
сопровождаемый различными воздействиями, вызывает изнашивание поверхности материалов. Можно сказать так: всё, что испытывает трение, изнашивается, и это утверждение верно в общем случае, несмотря на впечатляющие успехи триботехники в создании безызносных узлов трения — исключения лишь подтверждают правило. Далеко не всё, что изношено, может быть восстановлено.
Износ (изнашивание) в общем случае можно охарактеризовать как изменение размеров, формы, массы или состояния поверхностного слоя твердого тела под влиянием внешней среды. Износ может вызываться трением поверхностей деталей машин одна о другую, воздействием на поверхность рабочей среды потоков жидкости, газа или контакта поверхности с твердыми частицами.
Различают допустимый и предельный износ. При допустимом износе сохраняется работоспособность детали, несмотря на изменение ее размеров и формы вследствие изнашивания. Предельный износ характеризуется такими изменениями размеров и (или) формы детали, при которых дальнейшее изнашивание приводит к потере работоспособности этой детали и узла трения или механизма в целом. Понятно, что допустимый износ меньше предельного.
К разновидностям износа относится износ на отдельном участке поверхности трения, или местный износ.
Химический износ
Химический износ (коррозионный) происходит вследствие действия на детали кислот, щелочей и других веществ. Которые попадают в механизмы вместе с маслом, топливом и из воздуха.
При химическом износе происходит разъедание поверхности деталей. Что соответствует образованию на них ржавчины. Коррозия вызывает громадные потери металла. И наносит огромный вред автомобилям. Снижение химического износа деталей шатунно-поршневой группы и механизма газораспределения обеспечивается применением очищенных масел, топлив. А также поддержанием нормальных тепловых режимов двигателя. Защита деталей от коррозии производится различными видами лакокрасочных и электролитических покрытий. А также своевременной смазкой.
Тепловой
Тепловой вид старения заключается в разрушении поверхностного слоя материала или в изменении свойств глубинных его слоев под воздействием постоянного или периодического нагрева элементов конструкции до температуры пластичности. Повреждения выражаются в смятии, оплавлении и изменении формы детали. Характерен для высоконагруженных узлов тяжелого оборудования, валков прокатных станов, машин горячей штамповки. Может встречаться и в других механизмах при нарушении проектных условий смазки или охлаждения.
Усталостный износ
Усталостный износ происходит при действии на деталь переменных по величине и направлению нагрузок. Для усталостного износа характерны трещины, шелушение и отслаивание металла от поверхности детали.
Усталостному износу подвержены:
- коленчатые валы,
- поворотные цапфы,
- рессоры,
- шестерни,
- беговые дорожки подшипников качения и другие детали.
Снижение усталостного износа достигается тщательной обработкой поверхностей деталей. А также соблюдением установленных радиусов закруглений. И устранением рисок и забоин, которые являются центрами зарождения усталостных трещин. Для повышения усталостной прочности некоторые детали (рессоры, поворотные цапфы автомобилей и др.) подвергаются дробеструйной обработке, чеканке или накатке роликами.
Периоды износа деталей техники
Износ большинства деталей в работе каждого сопряжения техники условно можно разделить на три периода. Знать причины и виды износа деталей нужно. Однако нужно еще понимать в какой период что можно ожидать и как предотвратить поломку техники.
В начальный период износ растет быстро. В этот период происходит приработка сопряжения.
Второй период характеризует нормальную работу сопряжения в процессе эксплуатации машины. Это период естественного износа, интенсивность которого зависит от условий эксплуатации, соблюдения всех правил технического обслуживания и износостойкости деталей.
Третий период начинается после того, как зазор в сопряжении достигнет предельного значения. В этот период, если работа сопряжения не будет остановлена, начнется аварийный износ.
Аварийный износ происходит и в случае нарушения технических условий на ремонт и сборку сопряжений. Величины предельных износов деталей колеблются в широкий пределах. Так, в деталях топливной аппаратуры предельные износы выражаются в микронах, а в деталях ходовой части машин – в миллиметрах.
Это основные причины и виды износа деталей техники, которые встречаются повсеместно.
Адгезионный
При продолжительном трении, сопровождающимся пластическими деформациями участников трущейся пары, происходит периодическое сближение участков поверхности на расстояние, позволяющее силам межатомного взаимодействия проявить себя. Начинает взаимопроникновение атомов вещества одной детали в кристаллические структуры другой. Неоднократное возникновение адгезионных связей и их прерывание приводят к отделению поверхностных зон от детали. Адгезионному старению подвержены нагруженные трущиеся пары: подшипники, валы, оси, вкладыши скольжения.
Что такое механические повреждения?
Особую группу дефектов деталей составляют механические повреждения, возникающие в большинстве случаев вследствие грубых нарушений правил эксплуатации. К числу таких дефектов следует отнести: вмятины, пробоины, трещины. Воздействие повышенных нагрузок приводит к изгибу и скручиванию деталей, срыву резьбовых, шпоночных и шлицевых соединений.
Основными причинами этих неисправностей является небрежность при ремонте и эксплуатации машин и аварии. Так, резкое охлаждение перегретого блока или замерзание воды в его рубашке может вызвать появление в этих деталях трещин.
7.2. Виды разрушений и изломов
Излом
– разрушение детали, вызванное низким качеством материала, дефектами изготовления, нарушением правил эксплуатации, случайными механическими повреждениями и другими факторами. []
Вид излома позволяет определить причины его возникновения (таблица 7.3).
Таблица 7.3 – Основные виды изломов
| Внешний вид | Характер развития | Причина возникновения |
| Вязкое разрушение | ||
| Имеет волокнистое строение, без кристаллического блеска (неровные участки рассеивают свет – поверхность излома кажется матовой). Характерным признаком является наличие боковых скосов по краю излома. | Сопровождается интенсивной пластической деформацией материала детали. Первичные изломы редко бывают вязкими. Относительно медленно развивающаяся вязкая трещина либо заблаговременно обнаруживается, либо из-за чрезмерной пластической деформации деталь ещё до разрушения перестаёт выполнять свои функции. | Воздействие значительных кратковременных сил, возникающих при заклинивании механизма или нарушении технологического режима. Может иметь место при длительном действии сил, вызывающих напряжения, превышающие предел текучести материала детали. |
| Хрупкое разрушение | ||
| Имеет ярко выраженное кристаллическое строение у недеформируемых материалов и гладкое от сдвига у мягких материалов. Кромки изломов гладкие, ровные, без скосов или с небольшими скосами. Скос на хрупком изломе указывает место долома (окончания разрушения). | В большинстве случаев начинают развиваться в зонах концентрации напряжений (в местах приварки элементов жёсткости, пересечения сварных швов, у отверстий и галтелей, в зонах резкого изменения толщины). Очагами часто являются дефекты сварки (горячие и холодные трещины, непровары, подрезы, шлаковые включения, поры, расслоения металла). | Происходит внезапно при однократном приложении силы или под действием повторных ударных сил при малой степени местной пластической деформации. |
| Усталостное разрушение | ||
| Чётко выделены: зона усталостного разрушения, имеющая мелкозернистое строение, с фарфоровидной или шлифованной поверхностью; зона статического разрушения – с волокнистым строением у пластичных металлов и крупнозернистым у хрупких. | Возникают в процессе постепенного накопления повреждений в материале деталей, находящихся под действием переменных напряжений, которые приводят к образованию микротрещин, их развитию и окончательному разрушению детали. | Является одним из основных видов повреждения от действия циклических нагрузок. |
Правила при очистке и осмотре излома [1]:
- не удалять с поверхности излома неплотно прилегающие фрагменты;
- не пытаться сложить вместе части разрушенной детали;
- не протирать излом ветошью и щётками;
- очистка излома проводится обдувкой сжатым воздухом с последующим погружением в керосин.
Особенности дефектов закалки
приведены в таблице 7.4. []
Таблица 7.4 – Дефекты закалки
| Проявление | Причина |
| Закалённый слой мелкозернистый, равномерный. | Температурный режим выдержан. |
| Поверхность излома волокнистая, напильник оставляет заметный след на детали. | Изделие не было нагрето до необходимой температуры. |
| Поверхность излома неравномерная по зернистости. | Изделие было нагрето до более высокой температуры, чем требовалось. |
| Излом крупнозернистый, с сильным белым блеском. | Изделие было нагрето до чрезмерно высокой температуры и находилось при этой температуре продолжительное время. |
| Излом неоднородный, местами незакалённые и хорошо закалённые зёрна, на рёбрах и тонких частях наблюдаются пережжённые зёрна. | Изделие было нагрето слишком быстро и неравномерно. |
Как увеличить долговечность деталей?
Долговечность деталей техники может быть увеличена системой ремонтных и эксплуатационных мероприятий. К числу эксплуатационных мероприятий, повышающих срок службы деталей, можно отнести: соблюдение режима обкатки в начальный период эксплуатации автомобиля, своевременное и качественное проведение работ по их техническому обслуживанию, недопущение перегрузок и перегрева, соблюдение правил пуска машин в холодное время.
К числу ремонтных мероприятий, направленных на повышение срока службы машин, можно отнести: получение обработкой высокого качества поверхности, соблюдение правильной геометрической формы деталей, применение передовых способов восстановления деталей.
Помочь с ремонтом и обслуживанием вашей строительной, дорожной, коммунальной и сельскохозяйственной техники в Москве и Московской области может . Мы осуществляем все виды ремонта. Для этого позвоните по номеру телефона на этой странице или заполните форму заказа и мы сами перезвоним. И мы устраним все причины и виды износа деталей вашей техники.
