Виды износа деталей станков

Определено, что у деталей станков в зонах контакта их поверхностей можно выделить два основных вида взаимодействий: механическое и молекулярное. Эти взаимодействия вызывают физико-химические изменения поверхностных слоев, что в свою очередь определяет различные виды поверхностных разрушений деталей станков и механизмов. Эти разрушения определяют износ деталей, в конечном счете приводящий к полному выходу их из строя.

Исходя из видов взаимодействий сопряженных поверхностей взаимосвязанных деталей и соответствующих им видов износов и разрушений, в практике различают несколько видов изнашивания.

Износ схватыванием

Изнашивание схватыванием возникает при трении скольжения с относительно малыми скоростями перемещения трущихся поверхностей (меньше 1,0 м/с для стали) и удельными давлениями, превышающими предел текучести материала на участках фактического контакта, при отсутствии смазки и защитной пленки окислов. Коэффициент трения при схватывании достигает 1,0-4,0. Данному виду изнашивания соответствует определенный вид поверхности детали (рис. 5,а). Вид деталей с признаками так называемого окислительного изнашивания показан на рис. 5, б.

Тепловое изнашивание

Тепловое изнашивание возникает от тепла, полученного в процессе трения. При трении скольжения со скоростями 3-4 м/с и большими удельными давлениями в активных микроскопических объемах поверхностей трущейся пары возникают высокие температуры, что вызывает изменение микроструктуры в поверхностных слоях. Такое явление уменьшает поверхностную прочность, способствует развитию контактного схватывания трущейся пары и разрушению поверхностного слоя (рис. 1, в).

С увеличением скорости относительного перемещения трущейся пары увеличивается и концентрация тепла на поверхности трения. Это приводит к качественному изменению металла в поверхностном слое и к активизации процесса теплового изнашивания. Если к тому же изменить удельное давление на трущиеся поверхности, то изменится и глубина активных слоев этого процесса. С возрастанием скорости скольжения коэффициент трения сначала увеличивается, затем, достигнув максимума, плавно снижается. При сухом трении стали по стали коэффициент трения при наличии процесса теплового изнашивания находится в пределах от 0,1 до 0,5.

Осповидное изнашивание

Осповидное изнашивание происходит у деталей, взаимному перемещению сопрягаемых поверхностей которых характерно трение качения. При осповидном изнашивании происходит микропластическая деформация поверхностей деталей с упрочнением поверхностных слоев. Механизм процесса изнашивания объясняется возникновением сложного напряженного состояния активных объемов металла у поверхности трения с появлением усталости при повторно-переменных нагрузках, которые вызывают течение металла в поверхностных слоях.

Абразивное изнашивание

Абразивное изнашивание происходит в результате царапающего действия твердых частиц, попадающих между трущимися поверхностями. Эти частицы, хаотически ориентированные острыми ребрами относительно изнашиваемой поверхности, режут металл, деформируют его, оставляя следы в виде царапин.

Процессу абразивного изнашивания характерны три вида воздействия твердых частиц на сопряженные поверхности:

• воздействие па сопряженные поверхности твердыми частицами, принадлежащими одной из работающих деталей;
• воздействие посторонних частиц на одну из работающих деталей;
• воздействие посторонних частиц на обе работающие детали в зоне их контакта.

В практике износ деталей станков и механизмов происходит, как правило, при протекании различных процессов изнашивания. Изменение условий работы тон или иной детали или постоянство этих условий приводит лишь к тому, что какой-то из процессов изнашивания становится преобладающим и определяющим потерю работоспособности детали.