Рисунок 3.6 – относительная износостойкость и твердость термопластов (/), металлов (2) и минералов (3)
В зависимости от условий нагружения возможна инверсия износостойкости полимеров в сравнении с другими материалами. Так, при низких нагрузках е0 полимеров может быть выше, чем чистых металлов и минералов, обладающих такой же твердостью (см. рисунок 3.6). При тяжелых режимах нагружения полимерные материалы менее износостойки, чем метачлы. Сравнительно высокие значения е0 полимеров обусловлены их способностью деконцентрировать контактные напряжения. Вследствие податливости материала напряжения в контакте с абразивом не достигают высокого уровня.
3.1.2 Контактно-абразивное изнашивание свободными частицами
Контактно-абразивное изнашивание наблюдается в узлах трения двигателей внутреннего сгорания (цилиндр - поршневое кольцо), транспорта (колесо - рельс, пята - подпятник поворотного механизма вагонов, в парах вал - втулка, палец - проушина гусеницы) и других устройств.
Механизм изнашивания трущихся тел, в контакте которых находится свободный абразив (частицы износа, оксидов, нагара, пыли), зависит от соотношения твердости поверхностей этих тел и твердости абразива, а также от нагрузки.
Для тяжелонагруженных узлов трения (зубчатые передачи, подшипники качения) наиболее вероятным является процесс дробления абразива. Попадающие в зону контакта частицы абразива не успевают внедриться в объем одного из трущихся тел на требуемую для микрорезания глубину (h/R>0, 1) и разрушаются. Разрушение происходит импульсно, подобно микровзрыву, а образующиеся при этом осколки частиц, обладая высокой скоростью, выбивают из поверхностного слоя изнашиваемого тела небольшие объемы материала либо пластически деформируют его. В этом случае поверхности трения имеют кратерообразные следы разрушения, которые могут быть лишь незначительно вытянутыми в направлении относительного Движения трущихся тел. Изнашивание поверхностей сопрягаемых тел не сопровождается образованием стружки.
При нагрузках, меньших усилия разрушения частиц, происходит их внедрение в менее твердый материал (шаржирование), и процесс изнашивания определяется условиями шаржирования и свойствами того тела, твердость которого выше. При этом возможны два типа разрушения поверхностей сопрягаемых тел. При первом типе усилие, сдвигающее внедрившуюся частицу, меньше критического, при котором было бы возможно перемещение этой частицы в поверхностном слое мягкого материала. В таких условиях имеет место трение закрепленного абразива по более твердому материалу, который изнашивается в большей мере. Так, износ шеек закаленных коленчатых валов автомобилей зачастую оказывается выше, чем сопрягаемых с ними вкладышей из мягкого металла.
Рисунок 3.7 – Влияние размера абразивных частиц на износ газоуплотнительного кольца двигателя
При втором типе разрушения усилие, сдвигающее частицу абразива, больше критического. Тогда происходит перемещение частиц абразива в более мягком материале, и он подвергается интенсивному износу.
Способность абразивных частиц внедряться в изнашиваемый материал и разрушать его поверхностный слой при движении можно оценивать по соотношению микротвердостей сопрягаемых тел
кт = HV/HVa , представляющему собой критерий для оценки перехода от микрорезания к многоцикловому механизму разрушения. Экспериментально установлено, что при кт<0, 5 возможно микрорезание, при L, > О, 7 изнашивание является результатом многократного пластического деформирования материала.
Одновременное изнашивание обеих поверхностей и дробление абразивных частиц имеет место при трении скольжения и качения при соизмеримых (близких) значениях твердости сопрягаемых тел и зерна.
Интенсивность изнашивания металлов зависит в основном от твердости сопрягаемых тел и абразива, а также от прочностных свойств и структуры изнашиваемого металла. С увеличением прочности, твердости и содержания углерода в стали ее сопротивление абразивному изнашиванию растет.
В значительной мере //, определяется концентрацией и размерами частиц, попадающих в зазор трущихся тел.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.