Viseléstípusok: a kopás osztályozása és jellemzői

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A kopás alatt a különböző párok súrlódó felületeinek fokozatos megsemmisülését értjük. Sokféle viselet létezik. Különféle okok miatt vannak. De mindegyikben van egy közös pont - a részecskék elkülönülnek az alapanyagtól. Ez a mechanizmusok működésének megzavarásához vezet, más esetekben pedig meghibásodást okozhat. Az ízületekben lévő hézagok nőnek, a leszállások verni kezdenek a jelentős holtjáték kialakulása következtében. Ez a cikk a főbb viselettípusokat tárgyalja, ismerteti azok jellemzőit és általános besorolását.

A kopás jellemzői

A csiszolóanyag finoman eloszlatott természetes vagy mesterséges eredetű anyag, amelynek jelentős keménysége elegendő más kevésbé kemény anyagok megkarcolásához.

A felületi kopás típusa, amelynél a felületi réteg szerkezete és integritása romlik, amikora szilárd mikrorészecskékkel való kölcsönhatást koptató hatásúnak nevezzük. El kell hagyni, hogy az ilyen jellegű roncsoláshoz a súrlódási sebességnek nagyon jelentősnek kell lennie (másodpercenként több méter). Noha hosszan tartó működés esetén, a tönkremenetel még kisebb sebességnél és szorítóerőknél is előfordul.

A koptató anyagok szerepe lehet mind a rögzített tárgyak (acélok és ötvözetek szilárd fázisai), mind a mozgó idegen részecskék, amelyek a súrlódó felületek érintkezési zónájába kerültek (homok, por és mások).

A következő tényezők befolyásolják a kopás mértékét és intenzitását:

• a koptató részecskék eredetének természete;
• mechanizmus működési környezete (agresszivitás mértéke);
• a súrlódási párok anyagi tulajdonságai;
• ütési terhelések;
• hőmérsékletjelzők és még sok más.

Dörzsölés kemény részecskékkel (szemcsékkel)

Ez a fajta mechanikai kopás akkor lép fel, amikor a csiszolószemcsék fémmel vagy más anyaggal érintkeznek. Az ilyen részecskék keménységi indexe jelentősen meghaladja magának a fémnek a keménységi indexét. Ez a súrlódási párok anyagainak deformálódásához, kifáradási feszültségek kialakulásához és felületi kopáshoz vezet.

Ha a mechanizmus gyakori váltakozó terhelés mellett működik, akkor a csiszolóanyag káros hatásainak hatása fokozódik. Ebben az esetben a csiszolórészecske nem csak nyomokat, hanem horpadásokat is hagy a fémfelületen.

A csiszolóanyag frakciójának növekedésével acsiszoló kopás. A koptató részecskék nagyon kemények, de ugyanakkor törékenyek. Ezért a nagy testek kisebbekké csiszolhatók.

Az oxidatív kopás jellemzői

Ez a fajta kopás akkor fordul elő, ha a súrlódó alkatrészek felületén laza oxidréteg jelenik meg, amely a súrlódás következtében gyorsan eltávolítható a felületről. A legtöbb műszaki anyag hajlamos a levegőben oxidálódni magas hőmérsékleten. Ezért a kenés és hűtőrendszer nélkül működő mechanizmusok ki vannak téve az alkatrészek ilyen típusú kopásának.

Minél nagyobb az oxidfilm tönkremenetele és minél nagyobb a képződése, annál intenzívebb a felületek kopása.

Ez a fajta kopás jellemző a csuklós és csavaros kötésekre, a különféle felfüggesztési mechanizmusokra, sőt minden kenés nélkül működő egységre.

A súrlódási sebesség növekedésével a súrlódó felületek hőmérséklete nő. Ez a destruktív folyamatok felerősödéséhez vezet. A lökésterhelés növekedése hasonló hatással jár.

Plasztikus deformáció miatti kopás

A gépalkatrészek ilyen típusú kopása a nagy terhelésű egységekre jellemző. Lényege, hogy jelentős terhelés hatására megváltoztatja a termék geometriai alakját.

A legjellemzőbb a kulcsos és szálkás csatlakozásokra, valamint menetekre, csapokra stb.

Hasonlóa fogaskerekek csuklóiban is előfordulhatnak deformációk. És nem kell gyorsnak lenniük. A terhelés itt a kulcstényező.

Gyakran ilyen alakváltozások jelennek meg a gördülőállomány sínjein és kerekein. A megelőzés érdekében időben meg kell szervezni a megelőzést és a szerkezeti elemek vizsgálatát.

Cropogás miatti kopás

A bemutatott kopástípusok osztályozása nem lesz teljes, ha szem elől tévesztjük a forgácsolás következtében kialakuló ún. Ennek lényege a következő. Súlyos (talán extrém) üzemi körülmények között a dörzsölő részek felületi rétegei szerkezeti és fázisátalakulásokon mennek keresztül. Az okok különböző esetekben a megnövekedett hőmérséklet, a fűtési és hűtési feltételek, a magas nyomás és mások. Az így létrejövő rétegek tulajdonságai jelentősen eltérnek az eredeti anyagétól. Általános szabály, hogy ezek a fázisok törékenyek és terhelés hatására eltörnek.

Így jellegzetes fehér csíkok képződnek az acélon és az öntöttvason kenés nélküli súrlódás során. Ezeket a területeket még salétromsav vagy hidrogén-fluorid alkoholos oldatával sem lehet maratni. A fémtudomány területén dolgozó szakemberek ezt a képződményt fehér rétegnek nevezik. Meglehetősen magas Rockwell-keménysége van, és nagyon törékeny. Az egyik laboratórium a fehér réteg fázis- és szerkezeti elemzését végezte. Kiderült, hogy martenzit és cementit mechanikus keveréke. Kis mennyiségű ferritet is tartalmaz. Az utolsó dolog bennekicsi, és nem csökkenti a keménységet.

Ennek az anyagnak a képződését (szintézisét) káros belső húzó- és nyomóerők megjelenése kíséri. Amikor a belső feszültségek vektorai egybeesnek az alkatrész külső terheléseivel, a felületén kis repedések keletkeznek a fehér réteg területén. Ezek a mikrorepedések feszültségkoncentrátorok és -akkumulátorok, amelyek a termék egészének rideg töréséhez vezetnek.

Korróziós kopás

Ez a folyamat olyan felületeken megy végbe, amelyek egymással szorosan érintkeznek. Az ok a fluktuációk. Megjegyzendő, hogy a súrlódó pár testeinek anyaga nagyon különböző lehet (fém-fém vagy nem fém-fém).

Ez a jelenség már a testek minimális elmozdulása esetén is előfordul (körülbelül 0,025 mikrométer).

A fluktuációk hatására a felületeken korróziós centrumok jelennek meg, amelyek megnövekednek és a felületi réteg pusztulásához vezetnek.

Vibrációs kavitáció által okozott kopás

Ez a fajta kopás akkor fordul elő, ha a termékek folyékony közegben működnek. Bár az is előfordulhat, amikor egy folyadéksugár egy gép vagy mechanizmus alkatrészébe ütközik. A folyamat fizikája a következő. A folyadéknyomás a fázishatáron (folyékony és szilárd anyag között) leesik, ami úgynevezett kavitációs buborékok megjelenéséhez vezet. A kopás intenzitása a folyadék levegőtartalmától és a külső nyomástól függ.

A hangrezgés katalizátorként szolgálhat. Ebben az esetben különösen károsak az ultrahang spektrum rezgései. Nagyon gyakran fordul elő ilyen káros jelenség a belső égésű motorok súrlódó részein. A kutatások azt mutatják, hogy a hangkavitáció három-négyszer gyorsabban kopik el, mint a súrlódás.

Termikus repedés miatti kopás

Ez a probléma a vasúti kocsik és mozdonyok kerekeire jellemző. A vonat mozgása során a mozdonyvezetőnek gyakran le kell lassítania. Emiatt a kerekek megcsúsznak és felmelegednek. A sebesség növelésekor a dörzsölő felület meglehetősen gyorsan lehűl. Az ilyen hőciklus sok repedés kialakulásához vezet a kerék felületén. Ez jelentősen felgyorsítja a termék kopását. Jelenleg speciális ötvözött acélokat használnak a vasúti kerekek gyártásához. De korábban normál minőségű acélt használtak. Sok vonaton még ma is régi kerekeket használnak, így ez a probléma továbbra is aktuális.

A hőrepedések kezelésének módjai

A hőrepedések elleni küzdelem leghatékonyabb intézkedése az intenzív hűtés. Ehhez speciális olajok és zsírok használhatók. A vonatkerekek esetében ez az intézkedés nyilvánvaló okokból nem megfelelő. Ilyenkor lehet az anyag kémiai összetételére játszani, és ebből a szempontból kedvezőbb acélminőséget választani. Az ötvözött acélok bizonyos fajtáinak tágulási együtthatója alacsony. És ez a tulajdonság előnyösen használható.

Néhányeróziós kopásjellemzők

Figyelembe véve a súrlódás és kopás fajtáit, nem téveszthetjük szem elől az úgynevezett eróziós kopást. Egyszerűen fogalmazva, ez a felületek tönkretétele a környezet hatására.

A gépészetben ez a fogalom a gépalkatrészek és mechanizmus-szerelvények felületeinek környezeti tényezők hatására bekövetkező tönkremenetelére vonatkozik. Ilyen befolyásoló tényezők közé tartozik a levegő és folyadék áramlása, gőz vagy különféle gázok. A kopás oka, mint korábban, a súrlódás. Csak ebben az esetben nem koptató részecskék, hanem gáz- vagy folyadékmolekulák hatnak a felületre.

A folyamat során mikrorepedések jelennek meg. A nagy nyomású folyadék- és gőzmolekulák behatolnak beléjük, és hozzájárulnak a termékek összes felületi rétegének tönkretételéhez.

A folyadék vagy a gőz szuszpenzióban súroló hatású részecskéket is tartalmazhat. Ebben az esetben egy ilyen keverék abrazív-eróziós károsodást és kopást okoz.

Fáradt kopás és jellemzői

A kopástípusok és a geometriai eltérések nagyon változatosak. A tervezőmérnökök és gépészmérnökök számára sok problémát okoz az alkatrészek felületének kifáradása. Ez a "betegség" nagyon alattomos. A kifáradás jelensége azokban az alkatrészekben fordul elő, amelyek váltakozó terhelés mellett hosszú ideig működnek. Ez a fogaskerék ízületeinek jellegzetes "betegsége".

Ez a fajta kopás a felületen repedések kialakulásával és azok behatolásával jármélyen a termékbe. Az ilyen mikrorepedések egész hálózata jelentéktelen felületen jelenik meg. Nyomás és hőmérséklet hatására kis, eltérő fémdarabok válnak le a fő testről, és leesnek. Ebben a folyamatban fontos szerepet játszik a kenőanyag (olaj), amely behatol a mikrorepedésekbe és elősegíti a pusztulást.