Изучение процессов изнашивания материалов

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗНАШИВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ [c.245]

Таким образом, исследования неоспоримо доказывают решающее влияние температурного режима на трение и износ. Игнорирование этих характеристик приводят к тому, что многие лабораторные методы и установки для оценки износов и изучения процессов изнашивания большинства современных материалов настолько далеки от реальных показателей, что нечего даже думать о переносе показателей этих испытаний в эксплуатационные условия. [c.144]

Анализ обширного материала по изучению процессов изнашивания и повреждаемости деталей машин, работающих в различных условиях эксплуатации, позволил установить, что в зависимости от возможных условий на поверхностях трения происходят вполне определенные процессы. Эти процессы, обнаруженные в эксплуатируемых машинах, были воспроизведены в лабораторных условиях на специальных испытательных установках, что позволило изучить причины их возникновения и закономерности развития. Было установлено, что в зависимости от факторов внешних механических воздействий (Р, о), физико-химического действия среды, <свойств трущихся материалов, при трении могут возникать различные сочетания механических, физических и химических процессов. При этом, как правило, имеет место явное преобладание одного из них сопутствующие явления мало влияют на процессы разрушения. В результате было сформулировано важное положение о наличии ведущих и сопутствующих видов изнашивания и повреждаемости при внешнем трении [1]. На основании этого была разработана классификация видов износа и повреждаемости в машинах по процессам, их обусловливающим (представлена схематически на рис. 134). [c.319]

Трудность изучения процессов изнашивания заключается в чрезвычайном многообразии явлений, происходящих при взаимодействии трущихся поверхностей, в наличии большого числа причин, влияющих на износ, а также в сложности исследования процессов, происходящих в тонких поверхностных слоях материалов. [c.246]

При изучении усталостных явлений и процессов изнашивания материалов те или иные конструктивные формы деталей и сопряжений обычно применяются лишь для создания определенных условий протекания процесса (заданного напряженного состояния, необходимых условий трения и т. д.), но не для определения размеров и конфигураций этих деталей. [c.259]

Материаловедческие методы включают направленный синтез износостойких конструкционных и смазочных материалов, выбор рациональных конструкционных и смазочных материалов в узлах трения, изучение и управление процессами, протекающими в материалах при изнашивании. При этом важно помнить, что износостойкость не является постоянным свойством материала, а проявляется в конкретных условиях и режимах эксплуатации, различаясь как по характеру, так и интенсивности процесса изнашивания. Материалы деталей и узлов трения помимо износостойкости должны обладать комплексом других свойств, обеспечивающих надежную работу конструкции в целом. [c.179]

Наиболее желательно было бы определение значений коэффициентов износа из закономерностей, полученных на основе изучения физики процесса изнашивания., Однако такие расчеты износостойкости материалов только начинают развиваться, и конструктор, как правило, не имеет значения коэффициентов износа для типовых пар трения или такие данные относятся к ограниченному числу случаев. [c.326]

Современное состояние науки об износе со всей очевидностью свидетельствует, что создание эффективных методов борьбы с ним невозможно без понимания механизма этого явления. Комплексный подход к изучению механизма изнашивания, включающий как изучение изменений, происходящих на фрикционном контакте, так и анализ частиц износа, показал, что все многообразие условий трения можно рассмотреть с нескольких общих позиций, одна из которых — представление об усталостной природе разрушения поверхностных слоев. При этом под усталостным разрушением понимается разрушение в результате многократного циклического нагружения, которое имеет место практически при всех видах фрикционно-контактного воздействия. Привлечение к рассмотрению процесса изнашивания понятия о малоцикловой усталости позволяет распространить представление об его усталостной природе и на такой традиционный вид износа, как адгезионный. В материалах [c.3]

Изучение изнашивания материалов и деталей машин велось в отраслевых (производственных) и ведомственных научно-исследовательских институтах и на заводах. Для испытаний в таких работах используются следующие пути наблюдение деталей в процессе их эксплуатации, специальные полевые или эксплуатационные испытания деталей, стендовые испытания натурных деталей в лаборатории с воспроизведением основных эксплуатационных условий трения, лабораторные испытания материала деталей на образцах с воспроизведением тех же условий. В последних двух случаях применяют также ускорение нарастания износа за счет факторов, усиливающих изнашивание без искажения его характера. В большинстве случаев при изучении изнашивания деталей лабораторные испытания применяются в сочетании с эксплуатационными. [c.50]

Теория подобия и моделирования рассматривается как база научной постановки опытов и обобщения экспериментальных данных. Из анализа дифференциальных уравнений, характеризующих общие функциональные связи между основными факторами, и условий однозначности, включающих характеристики геометрии, физических свойств и краевые условия (начальные и граничные), получаем предпосылки к экспериментально-теоретическому изучению процессов. В решении поставленных задач приходится встречаться с различными по сложности явлениями. В некоторых случаях теоретическое решение задач позволяет получить общие качественные связи параметров, например в определении коэффициента трения при решении контактно-гидродинамической задачи. При анализе же весьма сложного процесса изнашивания твердых тел или твердосмазочных покрытий в настоящее время не удается получить достаточно общих математических описаний явлений. В связи с этим различается подход к проблеме трения и износа тел, работающих в масляной среде и всухую (с твердо-смазывающими покрытиями или из самосмазывающихся материалов). Теория подобия базируется на следующих основных теоремах [c.160]

Износостойкость и фрикционные свойства пар трения определяются природой контактирующих материалов и условиями трения. Большое число факторов, влияющих на процесс изнашивания деталей машин, а также необходимость изучения особенностей этого влияния обусловливают значительный объем экспериментальных исследований. В настоящее время широко npj [c.399]

По перечисленным причинам ресурсные расчеты обычно основаны на эмпирических зависимостях, полученных путем изучения установившихся процессов изнашивания. Эти зависимости связывают интенсивность изнашивания /, равную объему материала, уносимого с единицы плош,ади трущихся поверхностей за единицу относительного пути, с нагрузкой на сопряжение, относительной скоростью, механическими характеристиками материалов, параметрами шероховатости и др. Типичная зависимость интенсивности изнашивания / от номинального давления или характерного номинального усилия q имеет вид [c.103]

На основании исследований отечественных и зарубежных ученых, посвященных изучению процессов деформирования и разрушения инструментов, появилась возможность систематизировать различные виды изнашивания и объяснить их физическую природу. Абразивное изнашивание инструментов происходит путем царапания и истирания отдельных участков поверхностей инструмента твердыми включениями, находящимися в обрабатываемом материале. Отделение частичек материала осуществляется путем микрорезания, глубинного вырывания и повторного деформирования, приводящего к разрыхлению поверхностных слоев. Адгезионное изнашивание связано с молекулярным взаимодействием поверхностных слоев режущего инструмента и обрабатываемого материала. Наличие в области контакта чистого трения значительно активизирует адгезионный износ (схватывание, прилипание, холодная сварка). При движении деформированного материала все время происходит процесс разрушения и возникновения мостиков сварки и адгезионных пятен на поверхностях режущего клина. Частицы материала вырываются с поверхностей инструмента и уносятся [c.51]

Вопросы износа являются центральными в общей проблеме трения, смазки и износа. Каждый новый шаг в развитии машин, механизмов и приборов связан с изучением явлений, протекающих на контакте сопряженных деталей, с учетом прочностных характеристик поверхностей и их разрушения (износа). В борьбе с износом на первом месте стоит задача создания общей теории сопротивления изнашиванию материалов. Эта теория необходима для обоснованного применения конструкционных, технологических и эксплуатационных средств по устранению недопустимых патологических процессов повреждаемости и достижению минимального износа. Важное значение имеет разработка методов расчета нормального износа и предельных условий перехода к патологическим процессам. [c.8]

В настоящее время разработан и внедрен целый комплекс новых методов испытаний и приборов для оценки свойств поверхностей, позволяющих изучать процесс изнашивания. К ним нужно отнести приборы для определения микротвердости, шероховатости, волнистости и износа деталей машин методом искусственных баз. Некоторые положительные результаты получены при применении метода радиоактивных изотопов и изучении закономерностей отдельных видов изнашивания, именно абразивного и при схватывании металлов. За эти годы разработаны и внедрены новые материалы с особыми свойствами, в частности антифрикционные сплавы на алюминиевой основе в тракторостроении. Выполнены капитальные исследования изнашивания деталей типовых машин, в частности, паровозов и станков. [c.7]

Тщательное изучение большого числа результатов исследований, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе показало, что поиски состава износостойких материалов в большинстве данных но оценке влияния отдельных легирующих элементов и их комбинаций на износостойкость производились без учёта того, что процесс изнашивания включает действующие одновременно следующих три взаимосвязанных аспекта изнашивающая среда, условия изнашивания и [c.33]

В настоящее время фундаментальное изучение процессов трения и изнашивания различных составных материалов в условиях бескислородной среды является актуальной проблемой. [c.71]

Результаты изучения трения и изнашивания металлополимерных пар трения при смазочных материалах различных типов показывают, что суш,ествует ряд общих с металлическими парами закономерностей влияния среды на трибологические процессы. Так, повышение адсорбционной активности среды приводит, аналогично металлическим парам, к сокращению периода приработки металлополимерных пар и уменьшению размеров частиц продуктов изнашивания. [c.74]

Автором выполнена работа по изучению влияния высоких скоростей относительного перемещения и удельного давления на количественные и качественные характеристики процессов трения и изнашивания различных материалов при различных методах обработки в условиях сухого трения и граничной смазки. [c.40]

Таким образом, к проблеме изучения трения, адгезионного взаимодействия и изнашивания при высоких температурах относятся разработка испытательной аппаратуры и методов исследования создание новых материалов и покрытий для работы при высоких температурах исследование трения и адгезии материалов в подвижных и неподвижных разъемных сопряжениях (в том числе и применительно к сопряжению обрабатываемый материал — инструмент при обработке давлением и резанием) нахождение путей управления адгезией, или схватыванием, и трением применительно к технологическим процессам твердофазного соединения изыскание способов уменьшения трения, адгезионного взаимодействия и изнашивания. [c.4]

Применение этого устройства при испытаниях материалов на трение и изнашивание, а также при изучении пленкообразования в процессе трения при ИП показало высокую надежность устройства в работе и достоверность результатов исследований, проведенных с его использованием. [c.392]

Окислительный износ имеет несколько форм проявления. В зависимости от условий, вида трения, скорости относительного перемещения, давления, динамичности приложенной нагрузки, температуры, состава жидкой и газовой среды, механических и химических свойств трущихся материалов характер и интенсивность окислительных процессов изменяются. Большой экспериментальный материал по изучению окислительных явлений в деталях машин и на лабораторных образцах позволяет прийти к заключению о существовании двух форм нормального окислительного изнашивания. I форма характеризуется образованием на поверхностях трения твердых растворов кислорода и тонких эвтектик его соединений с металлом [c.257]

При трении металлов, особенно при заедании трущихся поверхностей, возможно размягчение тончайших поверхностей пленок, вещество которых может служить смазочным материалом [5]. Тонкие пленки мягких металлов на твердых поверхностях оказывают смазочное действие, изнашиваясь в процессе трения [6]. Нами проведено изучение смазочной способности металлов в условиях высоких контактных нагрузок, выявлена возможность восстановления поверхностных пленок при их изнашивании и установлена особенность их смазочного действия. [c.191]

Наибольший экспериментальный материал накоплен при изучении механизма изнашивания металлических материалов, занимающих ведущее место среди конструкционных материалов, применяемых в узлах трения машин. Независимо от вида трения металлических пар трения механизм изнашивания в большинстве случаев содержит однотипные процессы и характеристики, классифицированные в 1953 г. Е.М. Швецовой и И.В. Крагельским. Они предложили при анализе процесса изнашивания расчленить его на три явления взаимодействие поверхностей трения изменения, происходягцие в поверхностном слое металла разрушение поверхностей. Рассмотрим каждое явление отдельно, хотя в реальности они происходят одновременно, взаимно влияя друг на друга. [c.83]

Два направления в изучении износа деталей машин. Наука об изнашивании материалов, как правило, изучает те явления, которые происходят на данном участке поверхности трения, т. е. рассматривает микрокартину явлений. Так решаются задачи о характере касания и взаимодействия поверхностей, изучаются процессы разрушения материалов и отделения частиц, исследуются структурные изменения в поверхностных слоях и т. д. [c.272]

Таким образом, при рассмотренных основных закономерностях изнашивания материалов с целью выбора критерия их износостойкости следует руководствоваться прежде всего фактической микрокартиной изнашивания, так как качественная сторона этих процессов и количественное ее выражение взаимосвязаны, что нашло отражение при изучении абразивного изнашивания при трении скольжения и динамическом воздействии абразива. [c.174]

Износостойкость и фрикционные свойства пар трения определяются природой контактирующих материалов и условиями трения. Большое число факторов, влияющих на процесс изнашивания деталей машин, а такясе необходимость изучения особенностей этого влияния обусловливают значительный объем экспериментальных исследований. В настоящее время широко применяют испытания на трение и изнашивание, проводимые в четыре этапа [23] [c.269]

Так как изнашивание инструмента происходит под действием адгезионных, диффузионных, окислительных и других явлений, протекающих на его контактных площадках, точное его математическое описание на данном этапе развития науки о резании металлов, является затруднительным. Однако в последние годы проведены исследования, целью которых является оптимизация процесг сов механической обработки на основе аналитического метода определения параметров обрабатываемости материалов. Аналитический метод определения режимов резания основан на использовании современных достижений в области изучения физико-химических явлений, протекающих в зоне резания, одновременном исследовании механических и тепловых явлений и установлении их взаимосвязи с процессами изнашивания инструмента методами теории подобия. Но и в этом случае используются элементы ускоренных методов испытаний, а именно — определение интенсивности износа за небольшой промежуток времени работы инструмента в зоне 2 (рис. 3.3.24). [c.565]

За последние годы знания о природе и особенностях механизма изнашивания материалов значительно расширились благодаря применению нри исследовании совершенных методик и средств изучения изменений, происходящих в поверхностных слоях изнашиваемого материала, установлению связи между характером взаимодействия твердых тел в зопе контакта и реальным строением поверхностного слоя металла. В любом случае при всех условиях процесс изпашивапия осуществляется в соответствии с фундаментальными законами природы, в частности законом сохранения энергии. Для того, чтобы отделить от монолитной детали некоторый мнкро или макро объем нужно затратить энергию, но крайней мере, равную величине энергии, необходимой для образования двух новых поверхностей соответствующей площади. Изменение внутренней энергии изнашиваемого материала равно величине энергии новых поверхностей, образующихся при разрушении, и энергии, аккумулируемой в металле в виде скрытой энергии деформации нри взаимодействии с изнашивающей средой. При этом происходит разрыв межатомных связей, приводящий к отделению одной части кристаллической решётки от другой и образованию новых поверхностей. Эти явления требуют для своего осуществления определённых энергических затрат и могут осуществляться, если металлу сообщено необходимое её количество. [c.5]

Наиболее распространенным способом изучения процессов трения и изнашивания является модешфование. Различают моделирование физическое и математическое. При физическом моделировании воспроизводят условия нормального и катастрофического износов деталей и узлов трения. Стендовые испытания натурных образцов, воспроизводящих изменения нагрузки, скорости, условия смазки, температуры, материалы пары трения, их геометрические размеры и т. п., наиболее точно отражают условия работы узлов трения, их ресурс и надежность в эксплуатации. [c.32]

Прямое наблюдение периодичности образования и разрушения вторичных структур при граничном трении по интенсивности износа, величинам силы трения и ЭДС, возникающей при трении, было выполнено в работе [79]. Исследования проводились на прецизионной машине на образцах с минимально возможной площадью касания при непрерывной регистрации износа, силы трения и трибо-ЭДС. При установившемся режиме изнашивания отчетливо наблюдается периодическое изменение коэффициента трения и ЭДС. Длительность цикла образования и разрушения вторичных структур изменяется в зависимости от скорости скольжения и нагрузки. Влияние внешних параметров на количественные характеристики периодических кривых отмечается и в работах [76 — 78]. Анализ этих результатов свидетельствует о том, что изучение периодического характера структурных изменений является реальным путем для создания новых методов оценки износостойкости фрикционных материалов. С позиций представлений об усталостном разрушении поверхностей трения периодический характер структурных изменений открывает новые возможности для определения основных характеристик усталостного процесса числа циклов до разрушения и действующих на поверхности напряжений и деформаций. Этот сложный вопрос является весьма актуальным для дальнейшего развития усталостной теории износа, поскольку существующие методы оценки указанных параметров имеют определенные недостатки. Так аналити- [c.30]

Коэффициент трения накладок, уже обгоревших в процессе работы, значительно выше, чем у нового сырого материала. Поэтому, чтобы получить с первых же торможений высокое значение коэффициента трения, следует провести термообработку материала Ретинакс , заключающуюся в нагревании поверхности трения материала до 400—420° С (т. е. до начала выгорания легких составляющих фенолформальдегидной смолы) без свободного доступа окисляющей среды (например, в песке) до прекращения обильного дымовыделения [193]. Хотя Ретинакс при нагреве выше 450° С и не сгорает, но интенсивность его изнашивания резко возрастает. И все же в тормозных узлах с температурой 1000, 600 и 400° С износостойкость колодок из материала Ретинакс выше, чем износостойкость других видов фрикционных материалов, соответственно в 3, 6 и 10 раз. Прирабатываемость колодок из Ретинакса несколько затруднена вследствие его высокой износоустойчивости и изменения фрикционных свойств неработавшего материала под действием температуры (в связи с падением коэффициента трения). Поэтому в случаях применения указанного материала необходимо добиваться возможно более полного прилегания колодок к тормозному шкиву, протачивая для этого шкив и колодки. Для получения оптимальной прира-батываемости пары трения и получения максимальных начальных значений коэффициента трения рекомендуется [181] наносить на поверхность трения металлического элемента пары мягкий теплопроводный слой. В настоящее время исследовательские работы по изучению свойств Ретинакса широко ведутся в различных областях машиностроения и диапазон тормозных устройств с использованием этого материала непрерывно расширяется. Широкая экспериментальная проверка Ретинакса на тормозах шагающих экскаваторов, где температура нагрева достигает 360° С при давлении 7—12 кПсм и где за одно торможение выделяется до 660 ккал (работа торможения примерно равна 2,6-10 кГм), показала значительное преимущество его перед другими существующими типами фрикционных материалов как по износоустойчивости, так и по стабильности величины коэффициента трения. Поверхности трения шкивов тормозных устройств в процессе работы полировались без заметных царапин или задиров. Срок службы тормозных накладок из Ретинакса оказался в 10—13 раз выше, чем из других материалов. Хорошую работоспособность Ретинакс показал также в тормозах буровых лебедок [194], где температура достигает 600° С при давлении р = 6ч-10 кГ/см . В этих тормозах износостойкость материала Ретинакс оказалась в 6—7 раз выше, чем у асбокаучукового материала 6КХ-1. Срок службы материала Ретинакс в тормозах грузовых автомобилей оказался в 4—7 раз выше, чем у других асбофрикционных композиций. Проведенные лабораторные испытания Ретинакса в муфтах и тормозах кузнечно-прессового оборудования [192] (при р = 10ч-13 кГ/см 5.% [c.536]

В практике эксплуатации керосиновых насосов были случаи катастрофически быстрого изнашивания поверхностей стальных закаленных роторов из стали 12ХНЗА твердостью HR 60 и бронзовых золотников твердостью НВ 61. Внешне разрушение проявлялось как износ стальной опоры ротора на глубину 0,03 мм и намазывание микроскопических лепестков стали на поверхность сопряженного бронзового золотника. Идентичность материала этих лепестков с материалом ротора была установлена спектральным анализом. На роторе по всей поверхности трения имелись относительно глубокие кольцевые царапины. Причины переноса твердого материала (стали и чугуна) на более мягкий материал (бронзу, пластмассу) в процессе трения в технической литературе не описаны. Анализ всех обстоятельств этого явления и изучение его закономерностей позволили установить новый вид контактного взаи.модействия твердых тел, названного водородным изнашиванием [17, 50]. [c.12]

Из всех видов разрушения поверхностей при трении скольжения, по-видивому, водородное изнашивание наиболее трудно поддается изучению, несмотря на то, что оно обнаруживается в узлах трения машин различных отраслей техники и по широте проявления может быть сравнимо с абразивным изнашиванием. Процессы, происходя-ш,ие при водородном изнашивании, находятся на стыке таких областей науки, как электрохимия, органическая химия, катализ, химия полимеров и смазочных материалов, механохимия и др. [c.121]

При исследованиях процессов в зоне контактного взаимодействия твердых тел обычно встречаются с трудностями, связанными, с одной стороны, с противоречив выми данными исследований состояния поверхностей трения. К ним относятся результаты, показывающие неоднозначность влияния поверхностно-активной среды, типа кристаллической структуры, распределения плотности дислокаций и т. п. С другой стороны, эти сложности определяются отсутствием литературы, посвященной детальному сопоставлению различных методов исследования, их возможностей, преимуществ и недостатков при анализе поверхностей трения. Совершенно естественно, что в одной книге авторы не могли обсудить и решить все основополагающие вопросы трения и изнашивания, однако попытались привести и проанализировать наиболее важные и перспективные, по мнению авторов, направления анализа структуры и методы изучения поверхностных слоев металла, деформированного трением, и показать в этой связи некоторые специфические особенности. Так, представления о закономерностях структурных изменений при пластическом деформировании рассмотрены с новых позиций развития в объеме и поверхностных слоях материала деструкционного деформирования — накопления микроскопических повреждений в процессе деформирования. Большое внимание уделено диффузионным процессам при трении, как одному из факторов, доступному для управления поведением пар трения. До сих пор фактически нет данных о характере перераспределения легирующих элементов контактирующих материалов, которые кардинально изменяют свойства поверхностных слоев и, следова тельно, механизм контактного взаимодействия. Более того, вообще нет сведений о структурных изменениях в поверхностных, слоях толщиной 10" —10 м, определяющих в ряде случаев поведение твердых тел в процессе деформирования. В связи с этим описан специально разработанный метод анализа слоев металла указанной толщины, а также показана его перспективность при изучении поверхностей трения и, главное, при разработке комплексных критериев процесса трения для создания оптимальных условий на контакте, реализации явления избирательного переноса. [c.4]

По результатам исследования износостойкости материалов в технической литературе имеется много публикаций. В большинстве из них содержатся сведения о конкретных материалах, изучаемых в конкретных условиях эксплуатации. Поэтому публикуемые данные, справедливые только для ограниченных обстоятельств, оказываются часто противоречивы. Одпи и те же сплавы, проявляющие высокую износостойкость в одних условиях, оказывают слабую сопротивляемость изнашиванию в других. Многочисленные публикации производственно-технического порядка по износостойкости отдельных конкретных изделий ещё требуют дальнейшего анализа и обобщений. Комплексное использование производственных и лабораторных методов изучения изнашивания, а также исследование изменений тонкой структуры металла в рабочем слое и аналитический расчет величины энергии, затрачиваемой на осуществление каждого из элементарных процессов в металле, составляющих акт изнашивания, помогут выявить те свойства сплава, которые в наибольшей мере контролирует его способность к сопротивлению разрушительной работы абразивов. Разработка модели изнашивания и количественная оценка каждого из явлений, предшествующих и сопровождающих разрушение поверхностного слоя металла, обусловливает более глубокое раскрытие природы сопротивления сплавов изнашиванию, позволит повысить эффективность упрочнения материалов для быстроизнашиваемых деталей и даст возможность полнее реализовать защитные силы металла и управлять его износостойкостью в заданных условиях эксплуатации. [c.4]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...