Виды разрушений деталей машин

Причины разрушений.

Техническое состояние изделий определяется совокупностью свойств его элементов, которые характеризуются текущими значениями параметров. Последние связывают с наработкой.

Наработка – это продолжительность работы изделия, измеряемая единицами времени, пробега или числом циклов работы изделия.

Различают наработку с начала эксплуатации до предельного состояния и интервальную наработку.

По мере увеличения наработки параметры технического состояния изменяются (ухудшаются) от номинальных до предельных, при которых дальнейшая эксплуатация недопустима.

Основные причины изменения технического состояния изделия:

1.Несовершенство конструкции, деталей, узлов, агрегатов и изделий.

2.Некачественное изготовление

а) заготовок,

б) при сборке,

в) при механической и физико-химической обработке деталей.

3.Несовершенные конструкционные материалы.

4.Некачественные эксплуатационные материалы.

5.Эксплуатационные факторы:

а) работа узлов и механизмов – взаимное перемещение элементов, нагружение элементов, воздействие тепловой и электрической энергии;

б)

в) случайные факторы – скрытые деформации детали, перегрузки конструкции.

В результате возникают следующие виды разрушений – износ, коррозия, эррозия, усталостные разрушения, пластические деформации, ползучесть, старение, комбинированные разрушения.

Износ

Явление износа проявляется в нарушении поверхности контакта при трении, что приводит к ухудшению технического состояния объектов. При трении происходит контакт и взаимное перемещение тел, в ходе которого происходят механические, физические, электрические и химические процессы. В общем случае природа трения описывается законом Кулона

Fтр = A + μN,

где А – константа, характеризующая способность трущихся тел к взаимному сцеплению; - нормальная реакция в зоне контакта, Н; - коэф. трения, не являющийся постоянной величиной, - зависит от многих факторов (р, v, смазка…)

С точки зрения надёжности процесс трения разделяется на две группы:

1. Допустимые разрушения (износ).

2. Недопустимые (повреждаемость).

Износ – процесс постепенного изменения размеров деталей при трении.

Повреждаемость – процесс резко выраженного изменения геометрического состояния поверхностей при трении.

К допустимым видам изменений относят:

а) механо-химический нормальный окислительный износ;

б) износ плёнок некислородного происхождения;

в) абразивный износ (зависит от размеров частиц).

Недопустимые виды изменений:

а) схватывание 1 рода,

б) схватывание 2 рода,

в) фреттинг-процесс,

г) механо-химический абразивный износ,

д) усталость при качении (питтинг).

При механо-химическом нормальном окислительном износе и износе плёнок некислородного происхождения контактные поверхности нагреваются, химически активизируются и взаимодействуют с окружающей средой. В результате на поверхности образуется тонкий слой абсорбированных плёнок. Они обладают меньшей стойкостью к трению, чем основной материал и разрушаются в процессе эксплуатации.

Абразивный износ имеет место при наличии абразивной среды в зоне трения. Абразивные частицы деформируют, режут, царапают металл, что приводит к изменению состояния поверхности контакта.

Схватывание 1 рода – процесс недопустимых повреждений при трении, возникающий в виде локальных металлических связей, их деформации и разрушении с отделением частиц металла от одной из поверхностей. Возникает при малых скоростях, низких температурах и давлениях контакта, превышающих предел текучести материала

Схватывание 2 рода – вызывается образованием металлических связей, их деформации и разрушении, проявляется в образовании трещин, намазывании и переносе частиц с одной пов-ти на другую. Происходит при больших температурах и контактных давлениях.

Фреттинг-процесс проявляется в интенсивном окислении поверхности трения или схватывании контактирующих поверхностей. Происходит при высоких давлениях, температурах при возвратно-поступательном движении с малыми амплитудами.

Усталость при качении выражается в макроскопических объёмных пластических деформациях, превышающих предел текучести материала.

При трении структура и свойства поверхностных слоёв изменяются в энергетически выгодном напряжении для данной пары трения, и условий нагружения. При этом затраты на трение становятся минимальными, а работа по разрушению максимальной.