Tipus de desgast: classificació i característiques del desgast

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

El desgast s'entén com la destrucció gradual de les superfícies de fricció de diversos parells. Hi ha molts tipus de desgast. Es deuen a diferents motius. Però tots tenen una cosa en comú: les partícules es separen del material base. Això comporta una interrupció en el funcionament dels mecanismes, i en altres casos pot provocar la seva ruptura. Els buits a les articulacions augmenten, els aterratges comencen a batre com a resultat de la formació d'una reacció important. En aquest article s'expliquen els principals tipus de desgast, les seves característiques i la classificació general.

Característiques del desgast abrasiu

Un abrasiu és un material finament dispers d'origen natural o artificial, amb una duresa important suficient per ratllar altres materials menys durs.

Tipus de desgast superficial, en què es produeix una destrucció de l'estructura i la integritat de la capa superficial quanla interacció amb micropartícules sòlides s'anomena abrasiu. Cal cancel·lar que per a aquest tipus de destrucció, la velocitat de fricció ha de ser molt important (uns quants metres per segon). Tot i que amb un funcionament prolongat, la destrucció es produeix fins i tot a velocitats i forces de subjecció més baixes.

El paper de les substàncies abrasives pot ser tant objectes fixos (fases sòlides d'acers i aliatges) com partícules estranyes en moviment que han caigut a la zona de contacte de superfícies de fregament (sorra, pols i altres).

Els factors següents influeixen en la quantitat de desgast abrasiu i la seva intensitat:

• natura d'origen de les partícules abrasives;
• entorn operatiu del mecanisme (grau d'agressivitat);
• propietats del material dels parells de fricció;
• càrregues d'impacte;
• indicadors de temperatura i molts altres.

Abrasió amb partícules dures (grans)

Aquest tipus de desgast mecànic es produeix quan els grans abrasius entren en contacte amb metall o un altre material. L'índex de duresa d'aquestes partícules supera significativament l'índex de duresa del propi metall. Això provoca la deformació dels materials dels parells de fricció, l'aparició de tensions de fatiga i l'abrasió superficial.

Si el mecanisme funciona en condicions de càrregues alternes freqüents, l'efecte dels efectes nocius de l'abrasiu es millora. En aquest cas, la partícula abrasiva no només deixa marques, sinó també abollatges a la superfície metàl·lica.

Amb un augment de la fracció de la substància abrasiva, eldesgast abrasiu. Les partícules abrasives són molt dures, però alhora trencadisses. Per tant, els cossos grans es poden triturar en més petits.

Característiques del desgast oxidatiu

Aquest tipus de desgast es produeix quan apareix una pel·lícula d'òxid solta a la superfície de les peces de fregament, que s'elimina ràpidament de la superfície com a resultat de la fricció. La majoria dels materials d'enginyeria tendeixen a oxidar-se a l'aire a temperatures elevades. Per tant, els mecanismes que funcionen sense lubricació i sense sistema de refrigeració estan subjectes a aquest tipus de desgast de peces.

Com més gran sigui la taxa de destrucció de la pel·lícula d'òxid i com més gran sigui la seva formació, més intens serà el desgast de les superfícies.

Aquest tipus de desgast és típic per a juntes articulades i cargolades, diversos mecanismes de suspensió i, de fet, per a totes les unitats que funcionen sense lubricació.

Amb l'augment de la velocitat de fricció augmenta la temperatura de les superfícies de fregament. Això condueix a la intensificació dels processos destructius. Un augment de les càrregues de xoc té un efecte similar.

Desgast a causa de la deformació plàstica

Aquest tipus de desgast de les peces de la màquina és típic per a unitats amb molta càrrega. La seva essència rau a canviar les formes geomètriques del producte sota la influència de càrregues importants.

És més habitual per a connexions amb clau i estriades, així com per a fils, agulles, etc.

SemblantTambé es poden produir deformacions a les articulacions d'engranatges. I no han de ser ràpids. La càrrega és el factor clau aquí.

Sovint, aquestes deformacions apareixen als rails i rodes del material mòbil. Per prevenir, cal organitzar la prevenció i l'examen oportuns dels elements estructurals.

Desgast a causa d'esquerdes

La classificació de tipus de desgast presentada no estarà completa si perdem de vista l'anomenat desgast com a conseqüència de l'estella. La seva essència és la següent. En condicions de funcionament severes (potser fins i tot extremes), les capes superficials de les peces de fregament pateixen transformacions estructurals i de fase. Els motius en diferents casos són temperatures elevades, condicions de calefacció i refrigeració, alta pressió, entre d' altres. Les propietats de les capes resultants difereixen significativament de les del material original. Per regla general, aquestes fases són fràgils i es trenquen sota càrrega.

Així, es formen ratlles blanques característiques sobre l'acer i la fosa durant la fricció sense lubricació. Aquestes zones no es poden gravar fins i tot amb una solució d'àcid nítric o fluorhídric en alcohol. Els especialistes en el camp de la ciència dels metalls anomenen aquesta formació una capa blanca. Té una duresa Rockwell força alta i és molt trencadissa. Un laboratori va realitzar anàlisis de fase i estructura de la capa blanca. Va resultar que és una barreja mecànica de martensita i cementita. També conté una petita quantitat de ferrita. L'última cosa en tot aixòpetit i no pot reduir la duresa.

La formació (síntesi) d'aquesta substància va acompanyada de l'aparició de forces internes de tracció i compressió nocives. Quan els vectors de tensions internes coincideixen amb càrregues externes a la peça, es formen petites esquerdes a la seva superfície a la zona de la capa blanca. Aquestes microesquerdes són concentradors i acumuladors d'esforços, la qual cosa condueix a la fractura fràgil del producte en conjunt.

Portar-se provocant corrosió

Aquest procés es produeix en superfícies que estan en estret contacte entre elles. El motiu són les fluctuacions. Cal tenir en compte que els materials dels cossos del parell de fricció poden ser molt diferents (metall-metall o no metall-metall).

Aquest fenomen ja es produeix amb desplaçaments mínims de cossos (uns 0,025 micròmetres).

Com a resultat de les fluctuacions, apareixen centres de corrosió a les superfícies, que creixen i condueixen a la destrucció de la capa superficial.

Desgast per cavitació vibratòria

Aquest tipus de desgast es produeix quan els productes funcionen en un medi líquid. Encara que també pot ocórrer quan un raig de líquid colpeja una part d'una màquina o mecanisme. La física del procés és la següent. La pressió del líquid al límit de la fase (entre líquid i sòlid) cau, la qual cosa provoca l'aparició de les anomenades bombolles de cavitació. La intensitat d'aquest desgast depèn del contingut d'aire del fluid i de la pressió externa.

Una vibració sonora pot servir com a catalitzador. Especialment perjudicials en aquest cas són les vibracions de l'espectre d'ultrasons. Molt sovint, un fenomen tan nociu es produeix a les parts de fregament dels motors de combustió interna. Les investigacions mostren que la cavitació sonora es desgasta de tres a quatre vegades més ràpid que la fricció.

Desgast a causa d'esquerdes tèrmiques

Aquest problema és típic de les rodes dels vagons de ferrocarril i les locomotores. Durant el moviment del tren, el conductor sovint ha de reduir la velocitat. Això fa que les rodes llisquin i s'escalfin. Quan augmenta la velocitat, la superfície de fregament es refreda força ràpidament. Aquest cicle tèrmic condueix a la formació de moltes esquerdes a la superfície de la roda. Això accelera significativament el desgast del producte. Actualment, s'utilitzen acers especials d'aliatge per a la producció de rodes de ferrocarril. Però anteriorment es va utilitzar acer de qualitat normal. Actualment encara s'utilitzen rodes antigues en molts trens, de manera que aquest problema encara és rellevant.

Maneres de fer front a les esquerdes tèrmiques

La mesura més eficaç per combatre les esquerdes tèrmiques serà proporcionar un refredament intensiu. Per això es poden utilitzar olis i greixos especials. En el cas de les rodes de tren, aquesta mesura, per raons òbvies, no és adequada. En aquest cas, podeu jugar amb la composició química del material i triar un grau d'acer més favorable des d'aquest punt de vista. Alguns graus d'acers aliats tenen un baix coeficient d'expansió. I aquesta propietat es pot utilitzar amb avantatge.

Algunscaracterístiques de desgast per erosió

Tenint en compte els tipus de fricció i desgast, no podem perdre de vista l'anomenat desgast per erosió. En termes senzills, això és la destrucció de superfícies sota la influència de l'entorn.

En enginyeria, aquest concepte es refereix a la destrucció de les superfícies de peces de màquines i conjunts de mecanismes sota la influència de factors ambientals. Aquests factors d'influència inclouen fluxos d'aire i líquids, vapor o gasos diversos. La causa del desgast és, com abans, la fricció. Només en aquest cas, no actuen partícules abrasives, sinó molècules de gas o líquids.

Durant aquest procés apareixen Microesquerdes. Les molècules de líquid i vapor a alta pressió penetren en ells i contribueixen a la destrucció de totes les capes superficials dels productes.

El líquid o el vapor també poden contenir partícules abrasives en suspensió. En aquest cas, aquesta barreja provocarà destrucció abrasiu-erosiva i desgast.

Desgast per fatiga i les seves característiques

Els tipus de desgast i les violacions de la geometria són molt diversos. Molts problemes per als enginyers de disseny i enginyers mecànics són causats per l'esquinçament per fatiga de les superfícies de les peces. Aquesta "mal altia" és molt insidiosa. El fenomen de desgast per fatiga es produeix en peces que funcionen durant molt de temps en condicions de càrregues alternes. Aquesta és una "mal altia" característica de les articulacions dels engranatges.

Aquest tipus de desgast va acompanyat de l'inici d'esquerdes a la superfície i la seva penetracióprofundament en el producte. Tota una xarxa d'aquestes microesquerdes apareix en una superfície insignificant. Sota la influència de les pressions i les temperatures, petites peces diferents de metall es desprenen del cos principal i cauen. Un paper important en aquest procés el juga el lubricant (oli), que penetra a les microesquerdes i afavoreix la destrucció.