Види дефектів відновлюваних деталей

Найбільш поширені дефекти відновлюваних деталей поділяються на три основні групи: знос, механічні пошкодження і хіміко-теплові пошкодження. Знос деталей машин детальніше розглядається в курсі триботехніки. У різних галузях застосовують специфічні класифікації дефектів відновлюваних деталей.

Деякі деталі мають декілька робочих поверхонь, що працюють в різних умовах. По поверхні, що найбільше зношується, або найбільш імовірній ознаці руйнування ці деталі слід віднести до тієї групи, по якій лімітується термін служби деталі.

Деталі з таких груп можна поділити на класи з метою встановлення граничного зносу і обґрунтування способів відновлення. Більшість (70 %) основних зношених деталей, що піддаються відновленню, працюють в сполученнях типу вал - підшипник.

Для якісної візуальної оцінки ступеня пошкодження зношених поверхонь при терті ковзання використовують наступні поняття.

Натир - ділянка поверхні тертя, що відрізняється за кольором від прилеглих ділянок і сприймає найбільший тиск. Натир може бути світлим (результат згладжування мікронерівностей поверхні або утворення найдрібніших рисок у напрямі ковзання) і темного кольору (результат місцевого підвищення температури і утворення оксидних плівок). Натири може утворюватися і при інших видах зношування.

Задир - утворення у результаті схоплювання помітної неозброєним оком борозни з відтисненням матеріалу, як в сторони, так і по напряму ковзання. Може утворитися і група борозен.

Заїдання - найбільш важка форма прояву схоплювання. Утворюються широкі і глибокі борозни з нерівними краями, що іноді зливаються; присутні крупні нарости; можливе оплавлення поверхні. Може відбутися повне заклинювання деталей. Заїдання спостерігається в тяжконавантажених підшипниках ковзання і зубчастих зачепленнях, рідше - в підшипниках кочення; у золотникових парах, шарнірних з’єднаннях, деталях циліндропоршневої групи двигунів, в напрямних верстатів і інших машин, різьбових з’єднаннях і інше.

До механічних пошкоджень відносяться тріщини, пробоїни, риски, викришувування, обломи, вигини, вм’ятини і скручування.

Тріщини утворюються в результаті дії значних місцевих навантажень, ударів і перенавантажень. Вони можуть виникнути в найбільш навантажених місцях рам, блоків, корпусів коробок передач і інших корпусних деталей різних механізмів. Тріщини часто виникають на чавунних деталях і на деталях, виготовлених з листового матеріалу (крила, капоти, облицювання і тому подібне). Можлива поява також втомних тріщин в найбільш напружених частинах і елементах деталей (тривала дія знакозмінних навантажень). Тріщини теплового походження виникають в перемичках гнізд клапанів головок циліндрів і інших теплонапружених деталях.

Пробоїни з’являються в результаті ударів різних предметів про поверхню тонкостінних деталей (стінки блоку циліндрів, крила, капоти, корпуси коробок передач і редукторів і ін.).

Тріщини і пробоїни в стінках блоків і головках, а також в радіаторах можуть виникнути при замерзанні охолоджуючої рідини.

Риски (ряд рисок) на робочих поверхнях деталей частіше утворюються унаслідок забруднення мастила або абразивної дії чужорідних частинок.

Викришування - дефект, що характерний для поверхонь деталей, підданих хіміко-термічній обробці (поверхні зубчастих коліс коробок передач, зубчасті муфти), з’являється унаслідок динамічних ударних навантажень в процесі експлуатації. Викришування можуть виникати і в результаті втомних навантажень, наприклад, викришування бабітового шару на вкладках підшипників шатунів і колінчастого валу, на бігових доріжках кілець кулькових підшипників, на профілях зубів коліс і ін.

Поломки виникають при сильних ударах об деталь і часто спостерігаються на литих деталях. Можуть також виникати в результаті втоми металу.

Вигини і вм’ятини характеризуються порушенням форми деталей і відбуваються в результаті ударних навантажень. Такі дефекти з’являються на рамах машин, різних валах, балках передніх мостів автомобілів, тягах, а також деталях, виготовлених з листового металу.

Скручування деталей виникає від дії великого крутного моменту. До скручування схильні різні вали, піввісі і інші деталі.

Хіміко-теплові пошкодження деталей в порівнянні з іншими пошкодженнями зустрічаються рідше і виникають зазвичай в результаті складних взаємодій за тяжких умов експлуатації машин. До них відносяться: викривлення, корозія, раковини, утворення нагару і накипу, електроерозійне руйнування і інше.

Викривлення деталей відбувається в результаті дії високих температур (частіше при порушенні правил експлуатації машин), що призводять до виникнення структурних змін і великих внутрішніх напружень. Прикладом може служити викривлення головок циліндрів автотракторних двигунів.

Корозія - процес руйнування металів унаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх з корозійним середовищем. Основним видом корозії устаткування є електрохімічна. Можлива суцільна (рівномірна і нерівномірна) і місцева корозія.

Суцільна корозія виявляється в поступовому зменшенні первинної товщини елементів посудин, апаратів і машин. Швидкість корозії можна заздалегідь розрахувати, використовуючи дані по корозійній стійкості конструкційних матеріалів в конкретних технологічних середовищах.

Місцева (вибіркова) корозія охоплює окремі ділянки поверхні деталей машин і апаратів. Основними причинами її появи є як внутрішні чинники (непостійність структури і властивостей матеріалу, стан поверхні, неоднорідний напружений стан в елементах конструкції і інше), так і зовнішні чинники, визначені, перш за все умовами взаємодії металу з середовищем (температура, тиск, час, умови контакту, склад корозійного середовища і інше).

Одним з видів руйнування є також корозійна втома і розтріскування. Корозійна втома виникає при одночасній дії циклічних розтягуючих напружень та агресивного середовища і обумовлена значним зниженням межі витривалості в цих специфічних умовах у порівнянні з межею витривалості цих металів на повітрі. Корозійне розтріскування спостерігається при одночасній дії корозійного середовища і зовнішніх або внутрішніх розтягуючих напружень з утворенням транскристалітних або міжкристалітних тріщин.

На схильність до утворення корозійних тріщин істотно впливають середовище, тиск і температура, фізико-хімічні властивості металу, величина і характер розподілу розтягуючих напружень і тому подібне Корозійне розтріскування низьковуглецевих і низьколегованих сталей спостерігається в лужних розчинах, особливо при температурах вище 40 °С. В цьому випадку розтріскування відбувається при розтягуючих напруженнях, близьких до межі текучості. У зварних з’єднаннях тріщини утворюються найчастіше в зоні максимальних залишкових напружень, в дефектах форми шва і в приошовной зоні, тобто в тих місцях, де є структурно-хімічна неоднорідність і неоднорідність пружнопластичної деформації.

Різноманітність умов експлуатації обумовлює різні види зношування робочих поверхонь деталей машин і апаратів. Для устаткування характерними видами зношування є абразивне, корозійно-механічне, гідроабразивне, гідроерозійне, кавітаційне і інші.

Раковини (вигорання) утворюються в результаті місцевих температурних дій на поверхні деталі, наприклад, раковини на конічних поверхнях (фасках) випускних клапанів і ін.

Нагар утворюється в результаті взаємодії сильно нагрітих газів і продуктів згорання палива і олив на поверхнях деталей. Утворений нагар погіршує умови теплопередачі і в деяких випадках призводить до перегріву деталей і утворенню на них тріщин.

Накип на стінках сорочки блоку виникає в результаті використання в системі охолоджування двигунів води з малорозчинними у воді солями магнію і кальцію та механічними домішками. Електроерозійне руйнування виникає в результаті дії на поверхню деталей іскрових розрядів. Електрони, що вилітають з катода, вибивають з поверхні анода частинки металу, які переносяться на катод. Такі пошкодження виникають на електродах свічок, на контактах електричних приладів (переривники, розподільники, магнето і ін.), на колекторах генераторів та стартерів і інше.

Ряд деталей і елементів машин зношуються і руйнуються по маловивчених закономірностях. Так, деякі пластмасові деталі, що витримують високі навантаження і що добре працюють навіть в умовах недостатнього змащування, не витримують тривалої дії сонячних променів.

Мають місце і інші несправності, пов’язані із зниженням тих або інших експлуатаційних властивостей деталей. Так, пружини, ресори, торсіонні вали, поршневі кільця унаслідок динамічних навантажень і теплової дії без видимих зовнішніх пошкоджень втрачають пружність, порушуючи тим самим нормальну роботу агрегату, і часто викликають повну втрату працездатності машин. Якорі генераторів змінного струму і роторів магнето в результаті струсів, ударів, підвищеного нагріву можуть втрачати намагніченість і порушувати нормальну роботу машини в цілому.

Дефекти (несправності) деталей машин по імовірності їх появи можна розділити на три види: залежні, рівноможливі і незалежні (або випадкові).

Поява однієї із залежних несправностей обов’язково викличе появу іншої залежної несправності або супроводжуватиме останньою.

Рівноможливі несправності виникають без закономірного зв’язку між ними. Але кожна з них окремо повинна з’явитися на деталі обов’язково (закономірно). Імовірності появи таких несправностей приблизно рівні.

Випадкові несправності виникають незалежно від інших несправностей деталі. Вони носять випадковий характер і при експлуатації деталей можуть і не виникати.

По характеру виникнення залежні і рівноможливі несправності можуть бути результатом природного зношування, а випадкові - результатом тільки аварії.

Граничні зноси деталей. Одним з критеріїв необхідності ремонту сполучених деталей є їх граничний знос, при якому подальша нормальна робота цих сполучень неможлива. Посадки сполучених деталей поділяють на три основні групи: 1) посадки вільні або посадки руху, які забезпечують при складанні гарантований зазор в сполученні і такі, що працюють в умовах рідинного тертя, 2) посадки перехідні, такі, що забезпечують при складанні зазор або натяг і працюють в умовах граничного тертя; 3) посадки нерухомі або пресові, такі, що забезпечують при складанні гарантований натяг в сполученні і працюють в умовах, коли одна деталь щодо іншої нерухома. Допустимі розміри, зазори і натяги визначають окремо для кожної групи посадок.

Допустимий граничний розмір зносу, зазори і натяг для сполучення вал-отвір з пресовими посадками визначають умови збереження характеру посадки. Для деталей з пресовими посадками, які призначені для передачі крутного моменту, допустимий натяг повинен відповідати мінімальному натягу по кресленню. Для цього виду сполучень деталей весь знос за рахунок розпресування пари треба віднести до однієї деталі, оскільки інша, яка сполучається з нею, повинна бути замінена новою або відновленою, такою, що має допуски згідно креслення.