3. Поясніть загальну класифікацію спрацювання. Види спрацювання.

Під зношуванням розуміють процес відокремлення матеріалу з поверхні твердого тіла і (або) збільшення його залишкової дефор­мації при терті, що виявляється в поступовій зміні розмірів і (або) форми тіла.

Адгезійне порушення фрикційних зв'язків не призводить безпосередньо до руйнування, а лише супроводжує процеси втомле­ності.

Когезійний відрив виникає, якщо міцність фрикційного зв'язку на межі розділу двох матеріалів вища за міцність матеріалу, що лежить нижче, і при цьому відбувається глибинний вирив. Зношу­вання у цьому разі спостерігається після перших актів взаємодії.

Слід зауважити, що когезійне схоплювання належить до недо­пустимих явищ і є наслідком порушення нормальної експлуатації машин або невірно підібраних матеріалів пар тертя.

Зношування поверхонь у разі механічної взаємодії

Зношування в машинах згідно з ГОСТ 27674— 88 поділяється на

механічне, корозійно-механічне і зношування внаслідок дії електричного струму.

Механічне зношування — це зношування внаслідок

механічної дії.

Механічне зношування, в свою чергу, можна поділити на: абразивне, гідроабразивне (газоабразивне), гідроерозійне (газоерозійне), внаслідок втомленості та фретингу.

Абразивне зношування — це механічне зношування матеріалу внаслідок різальної або дряпаючої дії твердих тіл чи частинок.

Різновидом абразивного є гідроабразивне (газоабразивне) зношуван­ня — абразивне зношування внаслідок дії твердих тіл або твердих частинок, що виносяться потоком рідини (газу).

Ерозійне зношування внаслідок дії потоку рідини (газу) нази­вається гідроерозійним (газоерозійним) зношуванням.

Ерозія металів — комплексний фізичний та фізико-хімічний процес, що відбувається внаслідок впливу навколишнього сере­довища, окиснення, наклепу, температурних і залишкових напру­жень, крихкого руйнування та від втомленості.

Різновидом гідроерозійного зношування є кавітаційне.

Кавітаційне зношування — це механічне зношування під час руху твердого тіла відносно рідини, за якого бульбашки газу захлопуються поблизу поверхні, що створює місцевий високий ударний тиск або високу температуру. Кавітація (від лат. сауііаз — порожнина — це порушення суцільності всередині рідини, тобто утворення в рідині порожнин, заповнених газом, парою — так званих кавітаційних бульбашок. Кавітація виникає через місцеве зменшення тиску нижче критичного значення (для реальної рідини воно приблизно дорівнює тиску насиченої пари цієї рідини за даної температури).

Зношування при кавітації характерне для гідравлічних машин, коли в потоці рідини створюються пухирці пари та газу, при переході в зону високих тисків відбувається конденсація пари і створюються умови для місцевого гідравлічного удару. При цьому дія на поверхню буває настільки значна, що виникають глибокі каверни, які можуть зливатися і утворювати кратер або навіть наскрізний отвір.

Зношування внаслідок механічної дії в поєднанні з хімічною (або електричною) взаємодією матеріалу з середовищем називається корозійно-механічним зношуванням. Різновидами цього виду зношування є: окисне; внаслідок фретинг-корозії; заїдан­ня та електроерозійне зношування.

Окисне зношування — це корозійно-механічне зношування, за якого переважає хімічна реакція матеріалу з киснем або окисню-вальним навколишнім середовищем.

Зношування внаслідок фретинг-корозії — це корозійно-механічне зношування стичних тіл при малих коливальних відносних пере­міщеннях.

Необхідна умова виникнення фретинг-корозії — відносне про­ковзування спряжених поверхонь, яке може бути спричинене віб­рацією зворотно-поступальним переміщенням, періодичним виги­нанням або скручуванням спряжених деталей.

• На першому етапі через циклічне повторювання коливальних відносних переміщень поверхонь, що контактують, під дією високих навантажень відбувається руйнування виступів і оксидних плівок. Далі відбувається процес зміцнення матеріалів і пластичного деформування виступів мікронерівностей. Руйнування внаслідок втомленості виступів породжує продукти спрацювання, частка яких окиснюється. Для цього етапу характерна підвищена швидкість зношування за рахунок механічної складової процесу руйну­вання. Перший етап називають зношуванням при фретингу.

• Другий етап характеризується розвитком корозійно-втом-лювальних процесів і формуванням корозійно-активного середовища внаслідок адсорбції на оксидах вологи та кисню. Між поверхнями створюється електролітичне середовище, що інтенсифікує процес окиснення металевих поверхонь, а також процес корозійного руйну­вання. Для цього етапу характерні: стабілізація процесу зношування, зменшення швидкості зношування порівняно зі швидкістю зношування на першому етапі.

• Третій етап характеризується підвищенням інтенсивності процесу і пов'язаний з руйнуванням поверхневих шарів, попередньо розпушених процесами втомленості та корозійними. В зоні контакту може утворюватися підвищена кількість продуктів зношення, що супроводжується абразивним зношуванням. Процес має корозійно-втомлювальний характер руйнування.

Інтенсивність руйнування поверхонь при фретинг-корозії зале­жить від амплітуди і частоти коливань, навантаження, властивостей матеріалів деталей та навколишнього середовища. Для виникнення фретинг-корозії досить коливальних переміщень поверхонь з амплітудою ковзання 8 • 10 мм.

Із зростанням тиску до певного значення зношування при фре­тинг-корозії збільшується, а потім зменшується за експоненціальною залежністю. Це можна пояснити тим, що із збільшенням тиску до певного значення частота коливання зменшується.

Зовнішнє середовище значно впливає на інтенсивність зношу­вання. У повітряному середовищі зношування більше, ніж у рідких середовищах, тому для зменшення інтенсивності руйнування повер­хонь при фретинг-корозії рекомендується застосовувати пластичні мастильні матеріали, розбавлені рідинною оливою, або рідинну оливу, загущену до певної консистенції.

Для запобігання відносному переміщенню поверхонь і зменшен­ню зношування їх при фретинг-корозії збільшують натяг у випадку пресованих посадок, застосовують демпфуючі пристрої для гасіння вібрації, використовують гуму як прокладку між поверхнями, що контактують, а в з'єднаннях вал— втулка — тефлон і гуму.

При високих температурах і якщо немає мастильного матеріалу може відбутися майже миттєве руйнування поверхонь через перене­сення з поверхні менш міцного матеріалу на поверхню твердішого (наприклад, з вкладишів на шийки колінчастого вала або з поверхні поршня на циліндр). Таке зношування називається зношуванням при заїданні (когезія), що є різновидом молекулярно-меха­нічного зношування.

Зношування при заїданні виникає внаслідок схоплювання, гли­бинного виривання матеріалу, перенесення його з однієї поверхні тертя на іншу та дії нерівностей, що утворюються, на спряжених поверхнях.

Зношування цього виду — одне з найнебезпечніших і руйнівних. Відбувається воно в умовах тертя без мастильного матеріалу або за недостатньої його кількості і при великих навантаженнях.

Схоплювання поверхневих шарів і глибинне виривання відбу­ваються за рахунок міжмолекулярних сил зчеплення, що називається когезією, тому це зношування має бути віднесено до молекулярно-механічного виду, яке згідно з ГОСТ 27674— 88 в класифікацію не включено.

Електроерозійпе зношування — це зношування поверхні внаслідок дії розрядів при проходженні електричного струму. Цьому виду зно­шування піддаються колектори, щітки, деталі переривника, послаб­лені клеми дротів, що підводять струм тощо.

У багатьох літературних джерелах можна натрапити на поняття корозійного зношування.

Під корозією металів і сплавів розуміють руйнування внаслідок хімічної та електрохімічної дії середовища. Розрізняють атмосферну, електрохімічну та газову (хімічну) корозії.

Атмосферній корозії піддаються зовнішні частини машин при дії на них опадів і вологого повітря.

Процесу елетрохімічної корозії сприяє неоднорідність матеріалу, коли окремі ділянки поверхні через їхні неоднорідності мають різні значення електричного потенціалу. На поверхні виникає велика кількість мікрогальванічних елементів, що генерують електричний струм (наприклад, корозія зварного шва).

Газова (хімічна) корозія виникає внаслідок контакту металів і сплавів з сухими газами або неелектролітичними носіями. При цьому відбувається високотемпературне окиснення металів (наприклад, клапанів двигунів внутрішнього згоряння). Неважко помітити, що фізичні явища, які називають корозією, знайшли відбиття в поняттях