4.10 Эрозионное изнашивание

Эрозия в широком понятии - процесс поверхностного разрушения вещества под воздействием внешней среды. В машиностроении эрозия имеет более узкое понятие, разрушение поверхности материалов вследствие механического воздействия высокоскоростного потока жидкости, газа или пара. Разрушение металлов под действием электрических зарядов также относится к эрозии.

Эрозионное воздействие высокоскоростного потока жидкости, газа или пара в чистом виде слагается из трения сплошного потока и его ударов о поверхность.

В результате трения происходит расшатывание и вымывание отдельных объемов материала. В зависимости от свойств материала возможны вырывы отдельных объемов или групп зерен. Жидкость, внедряясь при ударах в образовавшиеся микротрещины, ведет себя подавно клину, раздвигая боковые стенки.

Если поток содержит абразивные частицы, то изнашивание становится эрозионно-абразивным.

4.11 Схватывание и заедание поверхностей при трении

Схватывание - явление прочного соединения металлов в результате взаимного трения или совместного деформирования при температуре ниже температуры рекристаллизации. При этом образуются прочные металлические связи в зонах непосредственного контакта поверхностей. В местах схватывания исчезает граница между соприкасающимися телами, происходит сращивание одно- разноименных металлов.

На образовании прочных металлических связей между двумя заготовками основаны такие технологические процессы, как кузнечно-прессовая сварка, контактная сварка сопротивлением плакирование методом горячей прокатки. Но в отличие от сваривания эти процессы характеризуются соединением металлов при значительном давлении и при температуре выше температуры рекристаллизации.

На явлении схватывания базируются технологические процессы холодной сварки металлов.

Сущность схватывания: если приложить нагрузку к двум соприкасающимся металлическим поверхностям, то в результате контакта ( на расстояниях порядка межатомных) произойдет схватывание поверхностей с выделением энергии.

Если у одного и того же металла контактирует два кристаллита с одинаковой ориентацией, т.е. с параллельным расположением кристаллографических плоскостей, то произойдет их простое сращивание в один общий кристаллит.

Если же контактируют два кристаллита с различной ориентацией, то между ними образуется переходная зона. Для образования переходной зоны используется поверхностная энергия, высвобождающаяся в результате перестройки структуры. При этом образуются узлы сваривания.

Процесс возникновения и разрушения узлов сваривания видоизменяется в зависимости от контактирующих деталей, их материалов и режимов трения. При контакте двух тел могут происходить вырывы материала в макро-, микро- и субмикроскопических частиц с одной поверхности и перенос их на другую поверхность. При дальнейшем контакте приваренные частицы срабатываются, вырываются и уносятся из зоны трения. При этом интенсивности изнашивания будет различной. При эксплуатации машин для качественной оценки степени повреждений поверхностей используются следующие термины:

Натир - участок поверхности трения, отличающийся по цвету от прилегающих участков и испытывающий наибольшее давление. Натир бывает светлым (результат сглаживания микронеровностей поверхности или образования мельчайших рисок в направлении скольжения) и темного цвета ( результат местных повышенных температур и образования окисных пленок). Натиры могут образовываться при любом виде изнашивания.

Задир – наиболее яркая форма проявления схватывания. Образуются широкие и глубокие борозды с неровными краями, иногда слившиеся; присутствую крупные наросты; возможно оплавление поверхности. Может произойти полное заклинивание деталей.