Механическое изнашивание

Механическое изнашивание обусловлено взаимодействием между собой контактирующих поверхностей, а также механическим воздействием на них других твердых тел, жидкостей и газов.

Изнашивание истиранием. Относительное перемещение поверхностей деталей сопровождается отделением от них частиц металла. При относительном перемещении трущихся поверхностей отдельные выступы неровностей подвергаются только упругим, исчезающим после снятия нагрузки, деформациям. Многократное их повторение приводит к отделению частиц металла вследствие его усталостного разрушения. Высокая скорость изменения удельного давления вызывает резкое повышение температуры, что приводит к сплавлению выступов и последующему разрыву сплавившихся участков с вырыванием частиц металла. С течением времени процесс изнашивания замедляется и стабилизируется, что связано с увеличением площади поверхности трения и, как следствие, снижением температуры и давления в местах контакта. К этому времени поверхности в результате изнашивания приобретают определенную шероховатость и микрорельеф.

Влияние вида и условий трения. Скорость и интенсивность изнашивания при трении зависят от ряда факторов, в частности, вида трения и наличия смазки между трущимися деталями, а также параметров микрорельефа их поверхностей. Жидкое, граничное, сухое трение (со смазкой).

Абразивное изнашивание. Абразивное изнашивание — это процесс интенсивного механического разрушения поверхности при трении скольжения, обусловленный микропластическим деформированием и срезанием микрообъема металла под действием абразивных частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Ими могут быть как продукты изнашивания (частицы разрушенной окисной пленки и вырванного металла), так и посторонние частицы, попавшие из окружающей среды с воздухом или смазкой.

Мерами борьбы с абразивным изнашиванием являются повышение твердости поверхностного слоя деталей, защита их специальными покрытиями, применение устройств, надежно защищающих узлы трения от попадания абразивных частиц, и очищение трущихся поверхностей и смазочных материалов от продуктов изнашивания.

Гидроабразивное и газоабразивное изнашивание. Эти виды изнашивания происходят в результате действия на деталь твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе). Гидроабразивному изнашиванию подвергаются детали центробежных насосы, трубопроводы.

В результате гидроабразивного воздействия детали интенсивно разрушаются вследствие резания, подобного шлифованию. Одновременно с этим твердые компоненты, ударяя по поверхности детали, вызывают усталостные явления в поверхностном слое, что также приводит к ее разрушению.

Эрозионное изнашивание. Эрозией называется разрушение поверхности детали вследствие механического воздействия на нее высокоскоростного потока жидкости, пара или газа. Это воздействие в чистом виде слагается из трения сплошного потока и его ударов по поверхности. В результате трения происходит расшатывание отдельных объемов материала и вырывание их. Интенсивность изнашивания при этом мала.

Кавитационное изнашивание. Под кавитацией понимается образование в движущемся потоке жидкости пустот в виде пузырьков, полос и мешков, наполненных парами жидкости и газом. При попадании их в зону высокого давления пар конденсируется, а газ растворяется в жидкости, которая со значительным ускорением заполняет освободившиеся от них пустоты. Происходит сопровождающееся ударом восстановление сплошности потока. Если это имеет место у поверхности детали, то ее материал под действием ударов деформируется и наклепывается.

К мерам борьбы с кавитационным изнашиванием относятся применение высокопрочных материалов, назначение шероховатости обработки и выбор формы деталей, позволяющих исключить или минимизировать возможность возникновения кавитации.