Предел выносливости металлов (в процентах от первоначального значения) по окончании года хранения

Марка стали	Способ хранения
В закрытом складе	На открытой площадке
Ст2
Сталь 20
У8

Межкристаллитная коррозия — это процесс диффундирования (просачивания) кислорода в кристаллическую решетку металла. Этот процесс снижает усталостную прочность деталей (табл. 1.1).

Как видно из табл. 1.1, после долгого хранения стали будут плохо работать при циклических нагрузках, на деталях могут бы­стро возникать усталостные трещины. Известны случаи коррози­онного растрескивания высокопрочных сталей, попадающих в аг­рессивные коррозионные среды, когда кислород как бы разъеди­няет кристаллы в кристаллической решетке.

Наводороживание — это процесс диффундирования водорода в кристаллическую решетку металлов, приводящий к повышению хрупкости и снижению усталостной прочности детали. Наводоро­живание может происходить при нарушении режимов нанесения гальванических покрытий на поверхность деталей. На практике из­вестны случаи поломки хромированных компрессионных поршневых колец автомобильных двигателей из-за усталости, поскольку кольца в процессе работы вибрируют как упругие балки и галопируют на масляном клине при скольжении по стенке цилиндра. На рис. 1.12 показан поршень, у которого сломанный конец хромированного кольца в процессе работы «разбил» (т. е. деформировал) канавку.

Межкристаллитная адсорбция (эффект Ребиндера) — это про­цесс разупрочнения деталей за счет расклинивающего действия молекул, попадающих в трещины или надрезы. Будучи высоко поляризованными и обладающими хорошей адгезией, молекулы, контактирующие с поверхностью детали, стараются «смочить» всю поверхность и устремляются в трещину. Когда ширина трещины становится соизмеримой с размером молекул, они начинают раз­двигать ее, что приводит к росту трещины (рис. 1.13).

Известны опыты, в которых на разрывной машине испытывались нагретые до 300 °С образцы с надрезом. В обычных условиях разрушающее усилие было равно 118 кН, а когда на надрез при испытаниях наносили паяльником припой, то такие же образцы разрушались при нагрузке 20 кН. Это явление впервые в 1928 г. объяснил академик П.А. Ребиндер [30].

Расклинивающим действием для автомобильных деталей обла­дают смазочные материалы, присадки к ним, этиленгликоли ох­лаждающих жидкостей и др. На рис. 1.14 показан случай поломки чугунного распределительного вала газораспределительного ме­ханизма (ГРМ) после того, как владелец автомобиля добавил в масло купленную в магазине противоизносную присадку.

Вид излома распредвала явно однородный и не имеет двух зон, характерных для усталостного излома. Заметный выступ на поверх­ности излома располагается в плоскости разъема литейных форм, где при протекании чугуна образовался заусенец, который был снят при механической обработке (следы обработки видны сбоку распредвала, на рисунке не показаны). Можно предположить, что из-за

Рис. 1.12. Поршень с деформированной сломанным кольцом канавкой.

разной скорости застывания участков вала в нем в этой зоне остались внутренние напряжения, из-за которых при сверлении отверстия для смазки образовалась трещина. Попавшая в трещину

противоизносная присадка, активно смачивающая поверхность, расклинила трещину и привела к разрушению вала при его работе. Имеются данные, что смазочные масла в среднем снижают уста­лостную прочность деталей машин на 20 % [ 1 ].

Изменение свойств неметаллических материалов весьма разно­образно и должно рассматриваться отдельно в каждом конкрет­ном случае. Например, смазочное масло значительно меняет вяз­кость при изменении температуры — это влияет на условия пода­чи масла в зону трения, на характеристики работы амортизаторов автомобиля, что, в свою очередь, влияет на динамические на­грузки, испытываемые деталями автомобиля и т.д.

Понижение температуры приводит к выпадению в осадок па­рафиновых фракций дизельного топлива, и при этом форсунки будут подавать в цилиндры «другое» топливо и т. п.

В конструкции автомобиля используются различные по своей природе пластмассы, которые также по-разному будут менять свои свойства в процессе эксплуатации автомобиля.

В качестве примера рассмотрим только изменение фрикцион­ных свойств резины. Если для металлических деталей коэффициент трения в сопряжении зависит, главным образом, от наличия или отсутствия в зоне трения смазки, то коэффициент трения резины о сталь существенно зависит от давления в контакте р (рис. 1.15). По опытным данным, при увеличении давления от 0,1 до 24 МПа коэффициент трения f уменьшается в девять раз [30].

При изменении температуры коэффициент трения также су­щественно меняется (рис. 1.16).

При увеличении скорости скольжения коэффициент трения резины о сталь сначала растет, а затем уменьшается. Наиболее сильно это выражено для сухого трения (рис. 1.17).

Из рассмотренных графиков можно понять насколько разно­образно могут вести себя резиновые детали автомобиля в процес­се его эксплуатации (уплотнители с утра могут скрипеть, а в се­редине дня скрип может исчезнуть и т.п.).

В качестве примера можно рассмотреть изменение свойств ис­пользуемого в двигателе автомобилей ВАЗ демпфера крутильных колебаний, содержащего резиновый гасящий элемент. По резуль­татам заводских испытаний при температуре 34 °С демпфер имеет резонансную частоту 357 Гц, а по мере увеличения температуры до 60 °С частота плавно уменьшается и становится равной 293 Гц. Интересно, что по мере работы автомобиля (после 118тыс. км) собственная частота демпфера крутильных колебаний практичес­ки не меняется, а такой же демпфер после восьми месяцев хране­ния (без использования) увеличил частоту собственных колеба­ний почти на 10 %. Естественно, что изменение резонансных час­тот демпфера будет менять вибрационные характеристики авто­мобиля в целом.

Воздействие биологических факторов имеет важное значение, так как в состав многих материалов, используемых в конструкции автомобилей, входят органические вещества, которые в процессе эксплуатации автомобиля могут подвергаться воздействию мик­роорганизмов. К таким материалам относятся органические до­бавки к смазочным маслам и консистентным смазкам, гермети­зирующие прокладки, фильтрующие элементы, компоненты изо­ляции проводов, текстолитовые и гетинаксовые панели электро­приборов и т.д.

Наиболее опасным среди биологических факторов является воздействие плесневых грибов на изоляционные материалы, при­водящее к уменьшению их прочностных свойств и диэлектриче­ских характеристик. Поражение плесенью часто начинается на хлоп­чатобумажной оплетке пучка проводов при попадании на оплетку воды и отсутствии условий для ее быстрого высыхания. Затем пле­сень распространяется и на провода с лакошелковой изоляцией. В пораженных плесенью электронных приборах, имеющих печат­ные платы, возможны нарушения электрических соединений. Воз­действие выделяемых плесенью и другими микроорганизмами орга­нических кислот ускоряет коррозию электрических контактов. Весь­ма существенными могут быть воздействия микроорганизмов на текстильные материалы обивки кузова, приводящие к изменению их внешнего вида и появлению неприятных запахов.

Дата добавления: 2014-12-10