Soorten slijtage: classificatie en kenmerken van slijtage

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Slijtage wordt begrepen als de geleidelijke vernietiging van de wrijvingsoppervlakken van verschillende paren. Er zijn veel soorten slijtage. Ze hebben verschillende redenen. Maar ze hebben allemaal één ding gemeen: de deeltjes worden gescheiden van het basismateriaal. Dit leidt tot een verstoring van de werking van de mechanismen en kan in andere gevallen leiden tot uitval. De openingen in de gewrichten nemen toe, de landingen beginnen te kloppen als gevolg van de vorming van een aanzienlijke speling. Dit artikel bespreekt de belangrijkste soorten slijtage, geeft hun kenmerken en algemene classificatie.

Kenmerken van schurende slijtage

Een schuurmiddel is een fijn verdeeld materiaal van natuurlijke of kunstmatige oorsprong, met een aanzienlijke hardheid die voldoende is om andere, minder harde materialen te krassen.

Type oppervlakteslijtage, waarbij sprake is van een vernietiging van de structuur en integriteit van de oppervlaktelaag wanneerinteractie met vaste microdeeltjes wordt schurend genoemd. Het moet worden geannuleerd dat voor dit soort vernietiging de wrijvingssnelheid zeer significant moet zijn (enkele meters per seconde). Hoewel bij langdurig gebruik, vernietiging zelfs bij lagere snelheden en klemkrachten optreedt.

De rol van schurende stoffen kan zowel vaste objecten zijn (vaste fasen van staal en legeringen) als bewegende vreemde deeltjes die in de contactzone van wrijvende oppervlakken zijn gevallen (zand, stof en andere).

De volgende factoren zijn van invloed op de hoeveelheid slijtage en de intensiteit ervan:

• aard van oorsprong van schurende deeltjes;
• mechanisme werkomgeving (mate van agressiviteit);
• materiaaleigenschappen van wrijvingsparen;
• impactbelastingen;
• temperatuurindicatoren en vele anderen.

Slijtage met harde deeltjes (korrels)

Dit type mechanische slijtage treedt op wanneer schuurkorrels in contact komen met metaal of ander materiaal. De hardheidsindex van dergelijke deeltjes overschrijdt aanzienlijk de hardheidsindex van het metaal zelf. Dit leidt tot vervorming van materialen van wrijvingsparen, het optreden van vermoeiingsspanningen en oppervlakteslijtage.

Als het mechanisme werkt onder omstandigheden van frequente wisselende belastingen, wordt het effect van de schadelijke effecten van het schuurmiddel versterkt. In dit geval laat het schurende deeltje niet alleen sporen, maar ook deuken achter op het metalen oppervlak.

Met een toename van de fractie van de schurende stof, deschurende slijtage. De schurende deeltjes zijn zeer hard, maar tegelijkertijd bros. Daarom kunnen grote lichamen worden vermalen tot kleinere.

Kenmerken van oxidatieve slijtage

Dit type slijtage treedt op wanneer een losse oxidefilm op het oppervlak van wrijvende onderdelen verschijnt, die door wrijving snel van het oppervlak wordt verwijderd. De meeste technische materialen hebben de neiging om bij verhoogde temperaturen in de lucht te oxideren. Daarom zijn mechanismen die werken zonder smering en zonder koelsysteem onderhevig aan dit soort slijtage van onderdelen.

Hoe groter de vernietigingssnelheid van de oxidefilm en hoe groter de vormingssnelheid, hoe intenser de slijtage van de oppervlakken.

Dit type slijtage is typisch voor scharnier- en boutverbindingen, verschillende ophangmechanismen en inderdaad voor alle units die zonder smering werken.

Met de toename van de wrijvingssnelheid neemt de temperatuur van de wrijvende oppervlakken toe. Dit leidt tot intensivering van destructieve processen. Een toename van schokbelastingen heeft een soortgelijk effect.

Slijtage door plastische vervorming

Dit type slijtage van machineonderdelen is typisch voor hoogbelaste eenheden. De essentie ervan ligt in het veranderen van de geometrische vormen van het product onder invloed van aanzienlijke belastingen.

Het is het meest typerend voor spie- en spieverbindingen, evenals schroefdraad, pennen, enzovoort.

Soortgelijkvervormingen kunnen ook optreden in tandwielverbindingen. En ze hoeven niet snel te zijn. Belasting is hier de belangrijkste factor.

Vaak verschijnen dergelijke vervormingen op de rails en wielen van het rollend materieel. Om te voorkomen, is het noodzakelijk om tijdige preventie en onderzoek van structurele elementen te organiseren.

Slijtage door chippen

De gepresenteerde classificatie van soorten slijtage is niet compleet als we de zogenaamde slijtage als gevolg van chippen uit het oog verliezen. De essentie ervan is als volgt. Onder zware (misschien zelfs extreme) bedrijfsomstandigheden ondergaan de oppervlaktelagen van wrijvende delen structurele en fasetransformaties. De redenen in verschillende gevallen zijn verhoogde temperaturen, verwarmings- en koelomstandigheden, hoge druk en andere. De eigenschappen van de resulterende lagen verschillen aanzienlijk van die van het oorspronkelijke materiaal. Deze fasen zijn in de regel broos en breken onder belasting.

Zo vormen zich karakteristieke witte strepen op staal en gietijzer tijdens wrijving zonder smering. Deze gebieden kunnen zelfs niet worden geëtst met een oplossing van salpeterzuur of fluorwaterstofzuur in alcohol. Specialisten op het gebied van metaalwetenschap noemen deze formatie een witte laag. Het heeft een vrij hoge Rockwell-hardheid en is erg bros. Een laboratorium heeft fase- en structuuranalyse van de witte laag uitgevoerd. Het bleek een mechanisch mengsel te zijn van martensiet en cementiet. Het bevat ook een kleine hoeveelheid ferriet. Het laatste wat erin zitklein en het kan de hardheid niet verminderen.

De vorming (synthese) van deze stof gaat gepaard met het optreden van schadelijke interne trek- en drukkrachten. Wanneer de vectoren van interne spanningen samenvallen met externe belastingen op het onderdeel, vormen zich kleine scheurtjes op het oppervlak in het gebied van de witte laag. Deze microscheuren zijn spanningsconcentrators en accumulatoren, wat leidt tot brosse breuk van het product als geheel.

Dragen door corrosie te verwijderen

Dit proces vindt plaats op oppervlakken die in nauw contact met elkaar staan. De reden is fluctuaties. Opgemerkt moet worden dat de materialen van de lichamen van het wrijvingspaar zeer verschillend kunnen zijn (metaal-metaal of niet-metaal-metaal).

Dit fenomeen doet zich al voor bij minimale verplaatsingen van lichamen (ongeveer 0,025 micrometer).

Als gevolg van fluctuaties verschijnen er corrosiecentra op de oppervlakken, die groeien en leiden tot de vernietiging van de oppervlaktelaag.

Slijtage door trillingscavitatie

Dit type slijtage treedt op wanneer producten in een vloeibaar medium werken. Al kan het ook voorkomen wanneer een vloeistofstraal een onderdeel van een machine of mechanisme raakt. De fysica van het proces is als volgt. De vloeistofdruk op de fasegrens (tussen vloeistof en vast) da alt, wat leidt tot het ontstaan van zogenaamde cavitatiebellen. De intensiteit van deze slijtage hangt af van het luchtgeh alte in de vloeistof en van de externe druk.

Een geluidstrilling kan als katalysator dienen. Vooral schadelijk in dit geval zijn trillingen van het ultrasone spectrum. Heel vaak komt zo'n schadelijk fenomeen voor in de wrijvende delen van verbrandingsmotoren. Onderzoek toont aan dat sonische cavitatie drie tot vier keer sneller verslijt dan wrijving.

Slijtage door thermische scheuren

Dit probleem is typisch voor de wielen van treinwagons en locomotieven. Tijdens het rijden van de trein moet de machinist vaak afremmen. Hierdoor gaan de wielen slippen en warm worden. Bij het oppakken van snelheid koelt het wrijfoppervlak vrij snel af. Dergelijke thermische cycli leiden tot de vorming van vele scheuren op het oppervlak van het wiel. Dit versnelt de slijtage van het product aanzienlijk. Momenteel worden speciale gelegeerde staalsoorten gebruikt voor de productie van spoorwielen. Maar vroeger werd staal van gewone kwaliteit gebruikt. Oude wielen worden tegenwoordig nog steeds in veel treinen gebruikt, dus dit probleem is nog steeds relevant.

Manieren om met thermische scheuren om te gaan

De meest effectieve maatregel om thermische scheuren te bestrijden, is intensieve koeling. Hiervoor kunnen speciale oliën en vetten worden gebruikt. In het geval van treinwielen is deze maatregel om voor de hand liggende redenen niet geschikt. In dit geval kunt u spelen met de chemische samenstelling van het materiaal en vanuit dit oogpunt een gunstiger staalsoort kiezen. Bepaalde soorten gelegeerd staal hebben een lage uitzettingscoëfficiënt. En deze eigenschap kan met voordeel worden gebruikt.

Sommigeerosie slijtage kenmerken

Gezien de soorten wrijving en slijtage mogen we de zogenaamde erosie slijtage niet uit het oog verliezen. Simpel gezegd is dit de vernietiging van oppervlakken onder invloed van de omgeving.

In de techniek verwijst dit concept naar de vernietiging van de oppervlakken van machineonderdelen en mechanisme-assemblages onder invloed van omgevingsfactoren. Dergelijke invloedsfactoren zijn onder meer lucht- en vloeistofstromen, stoom of verschillende gassen. De oorzaak van slijtage is, zoals eerder, wrijving. Alleen in dit geval werken geen schurende deeltjes, maar gas- of vloeistofmoleculen op het oppervlak.

Microcracks verschijnen tijdens dit proces. Moleculen van vloeistof en stoom onder hoge druk dringen erin door en dragen bij aan de vernietiging van alle oppervlaktelagen van producten.

Vloeistof of stoom kan ook schurende deeltjes in suspensie bevatten. In dit geval zal een dergelijk mengsel abrasief-erosieve vernietiging en slijtage veroorzaken.

Vermoeidheidsslijtage en de kenmerken ervan

Soorten slijtage en geometrie-overtredingen zijn zeer divers. Veel problemen voor ontwerpingenieurs en werktuigbouwkundigen worden veroorzaakt door vermoeiing van de oppervlakken van onderdelen. Deze "ziekte" is erg verraderlijk. Het fenomeen vermoeiingsafbrokkeling treedt op bij onderdelen die lange tijd werken onder omstandigheden van wisselende belastingen. Dit is een kenmerkende "ziekte" van de tandwielgewrichten.

Dit type slijtage gaat gepaard met het ontstaan van scheuren aan het oppervlak en hun penetratiediep in het product. Een heel netwerk van dergelijke microscheuren verschijnt op een onbeduidend oppervlak. Onder invloed van drukken en temperaturen schilferen kleine ongelijksoortige stukjes metaal van het hoofdlichaam af en vallen eraf. Een belangrijke rol in dit proces wordt gespeeld door smeermiddel (olie), dat doordringt in microscheuren en vernietiging bevordert.