Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

Непропай возникает в паяных соединениях из-за недоста­ точной чистоты спаиваемых поверхностей или нарушения тем­ пературного режима пайки.

Непроклей возникает в клееных соединениях из-за плохой очистки склеиваемых поверхностей или нарушения темпера­ турного режима склейки.

Отслоение — характерный дефект в изделиях, изготавли­ ваемых из двухслойных металлов. Возникает как в процессе получения двухслоеных листов или труб, так и при их обра­ ботке давлением, сваркой. Прочность сцепления плакирующе­ го слоя с основным металлом зависит от ряда факторов, влия­ ние которых еще полностью не выяснено.

Эксплуатационные дефекты. К эксплуатационным относят­ ся такие дефекты деталей, узлов, агрегатов и машин в целом* которые возникают в результате изнашивания, коррозии, явле­ ния усталости и т. д., а также неправильного технического об­ служивания или эксплуатации. Техническое состояние машин в процессе эксплуатации не остается постоянным, оно с уве­ личением времени работы ухудшается, при этом из-за износов и повреждений снижается работоспособность, а следователь­ но, и надежность машин. Изменение технического состояния машин в процессе эксплуатации связано с неизбежными износами в отдельных элементах конструкции и появляющимися дефектами, повреждениями и неисправностями. Износ — это результат изнашивания, проявляющегося в виде отделения или остаточной деформации материала (ГОСТ 16429—70). В ре­ зультате износов изменяются рабочие параметры деталей, уз­ лов и агрегатов машин, а в итоге снижается их надежность.

Д е ф е к т ы , в о з н и к а ю щ и е в р е з у л ь т а т е и з н а ­ ш и в а н и я . В процессе эксплуатации машин изнашивание того или иного вида неизбежно. Его характер и скорость опре­ деляются конструктивными особенностями машин, материала­

ким видам изнашивания, но при этом почти всегда можно вы­ делить ведущий вид, который и будет лимитировать работо­ способность детали. Сопутствующие виды изнашивания при этом, как правило, будут мало влиять на работоспособность детали, но в отдельных случаях они могут резко ускорить про­ цесс изнашивания детали.

Изнашиванию подвержены сопряженные пары деталей* имеющие относительное перемещение. Изнашивание происхо­

20?

дит в результате действия сил трения и ударных нагрузок. Изнашивание при трении сопряженных подвижных деталей связано с механическими, теплофизическими и химическими процессами. Значительно усложняет анализ процессов изна­ шивания одновременное протекание процессов деформации поверхностных слоев деталей и тепловых явлений, деформации и адсорбции, деформации и диффузии и других одновременно протекающих процессов.

Интенсивность изнашивания зависит от механических и хи­ мических свойств материала трущейся пары, вида трения (без смазки, граничное или жидкостное), характера и величины на­ грузки, вида сопряжения и шероховатости поверхности, отно­ сительной скорости перемещения трущихся поверхностей, их взаимодействия с внешней средой и т. д. Изнашивание при тре­ нии в значительной степени зависит от прочности поверхност­ ных слоев, но пока еще не существует полностью разработан­ ной теории прочности поверхностных слоев при трении и изна­ шивании.

менно взаимодействуют с окружающей средой.

В результате изнашивания происходит постепенное измене­ ние размеров и формы деталей, следовательно, увеличиваются зазоры, принятые для данной сопряженной пары. В современ­ ных машинах зазоры между трущимися деталями исчисляются сотыми и тысячными долями миллиметра, поэтому часто даже небольшой износ может привести к нарушению нормальной ра­ боты машины. При возрастании зазора выше допустимого в сопряжении возникают ударные нагрузки, под действием кото­ рых интенсивность изнашивания еще больше возрастает. Р аз­ личается три периода изнашивания сопряженных пар (рис. 47). Начальный период или период приработки а характеризуется интенсивным изнашиванием трущихся поверхностей. Постепен-

208

ио изнашивание уменьшается и наступает период установив­ шегося изнашивания б (этот период характеризуется относи­ тельным постоянством скорости изнашивания при данных кон­ кретных условиях работы сопряженной пары). После превыше­ ния некоторой предельной величины допускаемого для данно­ го сопряжения износа, последний прогрессивно возрастает (период Ь), резко изменяются размеры и геометрическая фор­ ма деталей, следовательно, и зазоры, т. е. нарушается нормаль­ ная работа деталей и возникает необходимость в их ремонте.

Необходимо иметь в виду, что при одинаковых условиях изнашивания после приработки устанавливается оптимальная, с точки зрения износа, шерохо­ ватость, независимо от перво­ начальной шероховатости, по­ лученной при механической об­ работке (рис. 48).

При трении деталей машин различаются следующие виды изнашивания (по ГОСТ

16429—70);

механическое-, абразивное,

гидроабразивное, газоабразив­ ное, эрозионное, усталостное и кавитационное;

молекулярно - механическое

(или изнашивание при заеда­ нии) ;

коррозионно - механическое:

окислительное, изнашивание при фреттинг-коррозии.

В основе всех видов изна­ шивания лежат процессы пла­ стических деформаций, упроч­ нения, возникновения металли­ ческих связей и их разрушения,

адсорбции, диффузии и образования химических соединений, возникновения термоэлектронного эффекта,нагрева и измене­ ния свойств металла в результате тепловых явлений, микро­ резания и усталостных явлений.

Кратко рассмотрим основные, наиболее часто встречающие­ ся, виды изнашивания.

Абразивное — это изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц.

Оно возникает при наличии абразивной среды в зоне трения и может существовать в самом широком диапазоне скоростей скольжения и удельных давлений. Сущность абразивного из­ нашивания не меняется в том случае, если абразивные части­ цы попадают в трущиеся сопряжения не извне, а образуются в самом процессе трения. Абразивное изнашивание характе­ ризуется внедрением абразивных частиц в металл поверхно­ стей трения при их проскальзывании и срезании микрообъе­ мов металла с этих поверхностей трения. Абразивные частицы, имеющие тупые углы и небольшую высоту выступающих ча­ стей, не режут, а скользят с большими усилиями по поверхно­ сти трения, пластически деформируя при этом поверхностные слои металла. Поэтому при абразивном изнашивании проис­ ходит также местное упрочнение поверхностных слоев за счет пластической деформации.

Гидроабразивное — это изнашивание в результате воздей­ ствия твердых тел или частиц, увлекаемых потоком жидкости, а газоабразивное — это изнашивание в результате воздействия твердых тел или частиц, увлекаемых потоком газа.

Эрозионное — это изнашивание поверхности в результате воздействия потока жидкости или газа. Этот вид изнашива­ ния включает собственно эрозионное разрушение, а также элементы трения и коррозии. Происходит по еще недостаточно полно вскрытым закономерностям физики твердого тела и учения о явлениях в поверхностных слоях под действием внеш­ них сил. Эрозионное изнашивание наблюдается при обтекании деталей потоком жидких или газообразных частиц, а также при электрических разрядах. Вследствие ударов о поверхность металла мельчайшие частицы потока разрушают его поверх­ ностный слой. Эрозионный износ возрастает с повышением ше­ роховатости поверхности и с увеличением кинетической энер­ гии частиц потока, особенно если деталь или поток имеют высокую температуру. Если носителем частичек является агрессивная среда, то возникающее химическое взаимодей­ ствие приводит к еще более значительному износу. Изнашива­ ние может происходить или в виде равномерного «сдувания» мельчайших частичек поверхностного слоя детали, или в виде явно выраженного локального разрушения поверхности. Эро­ зионный износ зависит от механических свойств материала де­ тали, состояния поверхности и параметров воздействующего потока частиц и среды. Эрозионное изнашивание можно под­

Усталостное — это изнашивание поверхности трения или отдельных ее участков в результате повторного деформирова­

210

ния микрообъемов материала, приводящего к возникновению трещин и от^лению частиц. Возникает при трении качения без смазки, а со смазкой при удельных давлениях, превышаю­ щих предел текучести материала поверхностных слоев. Уста­ лостное изнашивание характеризуется разрушением металла с возникновением в поверхностных слоях микротрещин, еди­ ничных и групповых впадин, вызванных процессами микропластических деформаций сжатия, упрочнения и разупрочне­ ния металла поверхностных слоев, возникновением остаточных напряжений н особыми явлениями усталости.

Кавитационное — это изнашивание поверхности при отно­ сительном движении твердого тела в жидкости в условиях ка­ витации. Оно является результатом процесса кавитации, пред­ ставляющего собой возникновение парогазовых пузырьков в ограниченном объеме потока жидкости, где давление ниже соответствующего давления паров жидкости при данной тем­ пературе, и последующего сокращения (уничтожения) этих пузырьков в зоне повышенного давления. Крайне вредным следствием явления кавитации, нарушающим нормальную ра­ боту агрегатов, является разъедание поверхности материа­ ла деталей. Кавитационное изнашивание металла является следствием чисто механических ударов, которые возникают при быстром «захлопывании» парогазовых кавитационных пу­ зырьков, попадающих в область более высоких давлений. Ка­ витация может возникнуть, например, в местах сужения пото­ ка, где скорость увеличивается. Помимо этого, разнообразные местные сопротивления в трубопроводах и гидроагрегатах, способствующие образованию криволинейных течений, приво­ дят к возникновению зон различного давления, а следователь­ но, и кавитационных пузырьков. Кавитационное разрушение подразделяются на местное и общее, причем под местным по­ нимается локальное разрушение (точечный износ), вызывае­ мое местным падением давления в потоке вследствие обтека­ ния различных препятствий и криволинейности течений. Об­ щее разрушение является следствием процесса образования парогазовых полостей при понижении давления в большой об­ ласти или во всем потоке до давления насыщения, т. е. паро­ образования, соответствующего данной температуре.

Изнашивание при заедании — это изнашивание в результа­ те схватывания, глубинного вырывания материала, переноса

•его с одной поверхности трения на другую и воздействия воз­ никших неровностей на сопряженную поверхность.

Подразделяется оно на изнашивание схватыванием первого рода (“контактное сваривание) и второго рода (тепловое из­ нашивание) — в стандарте таких понятий нет. Контактное сва­ ривание характеризуется возникновением металлических свя­