ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Виды коррозионно-механического износа металлоизделий в смазочных средах из "Эффективность смазочных материалов в условиях водородного и других видов коррозионно-механического износа " Среди различных узлов и деталей машин особое место занимают узлы трения подшипники различных типов, шестеренчатые передачи и трансмиссии, цилиндро-поршневая группа и распределительный механизм двигателей внутреннего сгорания и др. Как правило, именно узлы трения лимитируют долговечность машины в целом. [c.3] При пуске машины степень износа предварительно прокорродировавших поверхностей существенно повышается даже при отсутствии на них визуально обнаруживаемых следов коррозии. В свою очередь, съем поверхностного пассивирующего слоя окисла при трении интенсифицирует последующий коррозионный процесс как химической, так и электрохимической природы, а износ в результате воздействия коррозионного и механического факторов, как правило, значительно превышает сумму вкладов каждого из факторов, взятых в отдельности. Другими словами, процессы коррозионного и механического разрушения металла как бы взаимно усиливают друг друга. [c.4] Наиболее типичными формами повреждений подшипников скольжения в карбюраторных и дизельных двигателях являются высокотемпературная химическая коррозия вкладышей при работе двигателя, фреттинг-коррозия при его транспортировании в условиях вибраций, электрохимическая коррозия при хранении [2,3,7j. Долговечность распределительного механизма двигателей легковых и грузовых автомобилей лимитируется усталостным разрушением /питтинг/ поверхностей трения толкателей и распределительного вала f8j. Питтинговые разрушения наблюдаются на поверхностях шестерен трансмиссий, на контактных поверхностях тел трения подшипников качения и в других узлах трения, работающих в жестких режимах с высокой нагрузкой. [c.5] В табл. 1 указаны основные виды износа машин и их узлов трения. Степень износа, а также доминирующие процессы и виды износа зависят от типа металлоизделия, условий его хранения, транспортирования и эксплуатации, вида применяемого смазочного материала. [c.5] Сложность процесса КР привела к возникновению большого количества гипотез, тем или иным образом объясняющих механизм зарождения и развития трещин 9-15j. Остановимся на особенностях процесса коррозионного растрескивания, имеющих значение для анализа процессов трения и смазки. [c.7] Как известно, даже в отсутствие механических напряжений реальная поверхность металла не является эквипотенциальной, а содержит активные участки, которыми являются границы зерен, микровключения легирующих и других элементов, выделения или сегрегации компонентов сплава, поверхностные вакансии, дислокации и т.п. При приложении механических напряжений электрохимическая гетерогенность поверхности возрастает за счет смещения потенциала растянутых участков в анодную область, сжатых - в катодную [ll]. Местом зарождения трещины, как правило, является активный участок поверхности, на котором повреждена защитная пассивная пленка. В результате протекания электохимической коррозий на этом участке образуется повреждение, направленное в глубь металла -питтинг, который, являясь концентратом механических напряжений, дает начало трещине. [c.7] Наиболее подвержены КР высокопрочные стали, прочностные характеристики которых обеспечиваются соответствующей термической обработкой. Установлено, что основным механизмом процесса КР высокопрочных сталей является водородное охрупчивание, причем наибольшая степень наводороживания металла наблюдается в кислых средах, содержащих сероводород [12-15J. [c.8] Влияние жидких сред на усталостную долговечность металла может быть различно. Инертные по отношению к металлу среды могут незначительно увеличивать усталостную долговечность металла по сравнению с долговечностью в воздухе за счет лучшего отвода тепла, более равномерного распределения механических нагрузок. Однако в подавляющем большинстве случаев воздействие жидкой среды приводит к снижению усталостной долговечности за счет проявления адсорбционного снижения прочности металла, наводороживания или анодного растворения металла. В зависимости от того какой из факторов является превалирующим, различают ад ор бци Нную, ко рро и Н ую и од о Одную у тал С гь [ 14J. [c.9] Поскольку адсорбция является первичным актом взаимодействия жидкости с твердым телом, проявление адсорбционного эффекта предшествует развитию коррозионных процессов и в отличие от них не зависит от времени контакта среды с металлом. Адсорбционная усталость проявляется в поверхностно-активных жидких средах и является результатом снижения прочности поверхностных слоев металла вследствие эффекта Ребиндера. Адсорбционный фактор снижения усталостной вьшосливости стали в поверх-ностно-активных средах мало меняется для различных сталей и практически не зависит от прочности и твердости стали. Коррозионный фактор снижения усталостной выносливости в коррозионных средах зависит от прочности и твердости стали, увеличиваясь с их ростом ( 14,15]. [c.9] Адсорбция растворов на окисленной поверхности металла протекает иначе, чем на ювенильной. На ювенильной поверхности следует ожидать большую адсорбцию из водных растворов, на окисленной - из углеводородных сред [14]. [c.9] В отличие от водных сред, где, как правило, превалирует коррозионная усталость, для таких поверхностноактивных сред, как смазочные масла с присадками, адсорбционный эффект является одним из основных факторов, определяющих влияние смазочного масла на усталостную выносливость металла. Степень снижения усталостной долговечности стали в маслах с поверхностно-активными присадками достигает 15-20% долговечности в сухом воздухе [14]. [c.9] Адсорбционный эффект зависит от концентрации ПАВ в масле. Относительно наиболее сильное адсорбционное действие олеиновой кислоты в вазелиновом масле наблюдалось при ее концентрации 0,2%, при дальнейшем увеличении концентрации кислоты адсорбционный эффект снижался. [c.10] При исследовании трения и износа металлов в жидких, в том числе смазочных, средах все большее внимание уделяется усталостной теории изнашивания l6,17j. В соответствии с этой теорией материал поверхностного слоя, прилегающий к контактирующим поверхностям, в процессе трения подвергается циклическим знакопеременным нагрузкам, в результате действия которых происходит накопление повреждений образование трещин и усталостное разрушение материала, получившее название контактно-фрикционной усталости. Как объемная, так и контактно-фрик-ционная усталость является результатом накопления повреждений при многократном циклическом воздействии напряжений, меньшем пределе упругости, поэтому закономерности разрушения и характер влияния жидкой среды в обоих случаях могут быть во многом идентичны. [c.10] На практике фреттинг-коррозия наблюдается в двух случаях в сопряжениях, где относительное перемещение деталей не предусмотрено конструкцией и является вредным явлением /прессовые посадки, шлицевые, резьбовые, фланцевые и заклепочные соединения и т.п./, и в узлах трения, где перемещение трущихся поверхностей обусловлено конструкцией узла и необходимо для работы /подшипники различных типов, шаровые опоры, прецизионные пары трения насосов и узлов автоматики и т.п./. [c.11] В первом случае сопряжения, как правило, работают в условиях сухого контакта, а фреттинг-коррозия вызывает ослабление посадки, появление люфта в соединен ниях, разгерметизацию уплотнений. Во втором случае фреттинг-коррозия развивается в условиях смазанного контакта и приводит к нарушению работы узла трения в результате повышения динамических нагрузок, износа, силы трения, схватывания, заедания или усталостного разрушения контактных поверхностей, инициируемого фреттин-гом. В этом случае влияние фреттинг-коррозии на работоспособность узла трения в значительной мере определяется свойствами смазочного материала. [c.11] В большинстве случаев защита от фреттинг-коррозии с помощью смазочных материалов сводится к обеспечению смазки в зоне контакта. Рекомендуется использовать шероховатые поверхности, хорошо задерживающие масло и маловязкие масла, легко проникающие в зону контакта [29]. [c.12] Вместе с тем, как будет показано в разделе 3, степень защиты от фреттинг-коррозии во многом определяется составом масла и типом присадок. [c.12] Вернуться к основной статье