Основные виды процессов старения деталей

Старением называется необратимое изменение свойств элементов, узлов и устройств в целом в сторону их ухудшения по сравнению с первоначальными, либо установленными требованиями технической документации.

В результате старения стали изменяются физико-механические свойства - прочность и твердость повы­шаются, а пластичность и вязкость понижаются. Старение при нормальных условиях (температуре 20^оС) называется естественное старение, при нагреве до невысоких температур – искусственное старение. Искусственное старение представляет собой процесс термообработки и применяется после проведения закалки для получения более равновесной структуры и заданного уровня свойств. Однако в данном ответе речь пойдет о естественном старении деталей.

Различают два вида естественного старения: моральное и физическое.

Моральное старение заключается в том, что наряду с рассматриваемым изделием появляются изделия подобного же назначения, но с более высокими качественными показателями. Это приводит к тому, что изделие старой конструкции по показателям работоспособности становится неудовлетворительным, хотя и находится в исправном состоянии.

Физическое старение, как уже указывалось, заключается в потере первоначальных свойств: например, прочности для деталей машин, электрических свойств у электроизделий, прозрачности у стекол оптических приборов и т.д.

Когда величина ухудшения свойств достигнет критического значения, наступает отказ — явление, выражающееся в том, что изделие прекращает частично или полностью выполнять свои основные функции.

Старение деталей, узлов и изделий происходит под действием внутренних и внешних факторов. Некоторые из них имеют достаточно строгий детерминированный характер проявления. Другие воздействия носят случайный характер и либо труднопредсказуемы, либо вообще непредсказуемы. В настоящее время еще не создано единой, всеохватывающей теории старения технических устройств.

В ряде наук рассматриваются отдельные группы необратимых и обратимых процессов, протекающих в материалах, деталях, узлах и устройствах в процессе их эксплуатации (например, износ, циклическая усталость, коррозионное разрушение и другие).

Причины, вызывающие возникновение и протекание явлений старения, характеризуются воздействием различного рода энергий.

Механическая энергия – детали подвергаются статическим и динамическим усилиям, инерционным нагрузкам, циклическим, вибрационным явлениям.

Тепловая энергия – от внутренних или от внешних источников тепла. Тепловое поле может быть стационарным или импульсным (периодическим). Особенно вредны для машин колебания температур.

Химическая энергия. Воздействию химических и электрохимических процессов подвергаются все устройства, работающие в воздушной среде. Особенно сильно воздействию химической энергии подвергаются машины, работающие в так называемой агрессивной среде: кислотной, щелочной и т.д.

Электромагнитная и радиационная энергия. Все устройства непрерывно подвергаются воздействию электромагнитных колебаний, светового потока и другого вида излучениям, которые могут нарушить работу электронных систем, входящих в оснащение машины, и нередко вывести из строя и основные устройства и детали.

Изменение свойств изделия под воздействием времени хранения. Ряд изделий изменяют свои свойства просто под воздействием времени, т.е. имеют ограниченный срок хранения. Примером могут служить боеприпасы: снаряды, патроны, бомбы.

Воздействия энергии на устройство приводят к протеканию в нем определенных процессов, которые можно подразделить на необратимые и обратимые.

Обратимыми процессами называются такие, при которых после снятия энергетического поля изделие полностью восстанавливает свои первоначальные свойства. В качестве примера можно привести воздействие механической энергии в пределах действия закона Гука (в упругой области нагрузок).

Все воздействия, результатом которых является необратимое изменение свойств изделия, приводят к необратимым процессам. Необратимые процессы приводят к ухудшению рабочих характеристик изделия.

Основными необратимыми процессами в машинах и изделиях машиностроения являются:

1.Трение и изнашивание.

2.Усталостное старение.

3.Физико-химико-механические контактные явления.

4.Различные виды коррозии.

5.Прогрессивное ухудшение рабочих свойств: например, электропроводимости, емкости, предела текучести, вязкости и т. д.

6. Потеря правильной геометрической формы.