Эрозионное изнашивание

В широком понимании эрозия – это процесс поверхностного разрушения вещества под воздействием внешней среды. В машиностроении эрозия имеет более узкое понятие – разрушение поверхности материалов вследствие механического воздействия высокоскоростного потока жидкости, газа или пара. Разрушение металлов под действием электрических зарядов также относится к эрозии. Эрозия подразделяется на газовую, кавитационную, абразивную и электрическую.

Эрозионное воздействие высокоскоростного потока жидкости, газа или пара складывается из трения сплошного потока и его ударов о поверхность. В результате трения происходит расшатывание и вымывание отдельных объемов материала. В зависимости от свойств материала возможны взрывы отдельных объемов или групп зерен с неблагоприятной ориентацией в отношении приложенных сил. В пластичных материалах, обладающих способностью к наклепу, вначале накапливаются микропластические деформации отдельных участков, а когда способность к упрочнению исчерпается, эти участки разрушаются, вымываются. Жидкость, внедряющаяся при ударах в образовавшиеся микротрещины, ведет себя подобно клину, раздвигая стенки трещины.

В начальный период развитие эрозии на гладкой поверхности идет крайне медленно, но после появления пораженных мест усиливается. Это можно объяснить повышением хрупкости поврежденного поверхностного слоя в связи с накоплением микротрещин, расклинивающим действием жидкости и усилением ударного действия из-за большого вихреобразования у поверхности.

Разрушению от эрозии часто подвергаются рабочие кромки золотников гидравлических агрегатов. Струи топлива, проникая во время отсечки с большой скоростью в зазор между цилиндрическими поверхностями золотника и втулки, разрушают металл у рабочей кромки. Это случай щелевой эрозии, которой подвержены клапаны запорных и регулирующих устройств гидравлических и паровых систем. Также эрозионному изнашиванию подвержены стальные и чугунные поршневые кольца авиационных двигателей, поверхности выпускных клапанов. На рабочих поверхностях образуются продолговатые раковины (рис. 4.13).

Рис. 4.13. Очаги эрозии на поверхности поршневого кольца

авиационного двигателя

На процесс эрозионного изнашивания оказывает влияние присутствие посторонних частиц в потоке. Например, лопатки турбин более интенсивно изнашиваются под действием пара содержащего частицы соли. Если поток содержит абразивные частицы, то изнашивание становится эрозионно-абразивным. Скорость эрозионного изнашивания зависит от свойств твердых частиц, их концентрации, скорости движения в потоке.

Часто эрозия протекает совместно с коррозией. Коррозионно-эрозионное изнашивание представляет собой разновидность коррозионно-механического изнашивания. Роль коррозии и эрозии зависит от механического и химического взаимодействия. Этому виду изнашивания подвержены гребные винты, разрушение которых усилилось с переходом от паровых поршневых машин, к паровым турбинам с повышенной частотой вращения винтов.

Газовая коррозия и эрозия действуют совместно, например, в выпускных клапанах высоконапряженных деталей двигателей внутреннего сгорания и на входных кромках лопаток компрессора газотурбинных двигателей.

Кавитационно-эрозионное изнашивание можно наблюдать на поверхности плоского золотника плунжерного керосинового насоса высокого давления.

Подвидом эрозионного изнашивания является электроэрозионное изнашивание. Электроэрозионное изнашивание происходит в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока. Этот вид изнашивания наблюдается на контактах магнитных пускателей, коллекторах электрических машин и др.

Контрольные вопросы к разделу 4

1. Что такое изнашивание, износ и износостойкость?

2. Количественные характеристики изнашивания? Классы износостойкости?

3. Дайте определение предельному и допустимому износу?

4. Механизм изнашивания, основные явления происходящие в зоне контакта?

5. Стадии изнашивания?

6. Назовите элементарные виды разрушения?

7. Классификация видов изнашивания?

8. В чем заключается абразивное изнашивание?

9. Назовите узлы трения, для которых характерно усталостное изнашивание?

10. Что такое бринеллирование?

11. В чем заключается схватывание первого рода?

12. Чем вызвано коррозионно-механическое изнашивание?

13. Что такое фреттинг-коррозия?

14. Виды водородного изнашивания?

15. В чем заключается эффект избирательного переноса?

Дата добавления: 2014-12-26