Кавітаційне зношування

Кавітація означає порожнину. Кавітацією називають процес руйнування поверхонь деталей, які працюють в контакті з рідиною, яка рухається із змінною швидкістю. Кавітаційні руйнування мають локальний характер виражаються в утворені місцевих заглибин і каверн.

Під кавітацією розуміють явище утворення в потоці рідини, що рухається по поверхні твердого тіла, порожнин у вигляді бульбашок (бульок) і "мішків", наповнених парами, повітрям, або газами, розчинених в рідині які виділяються з неї. Це явище обумовлене наступним. В швидкісному потоці рідини при його звуженні або при наявності перешкоди на його шляху тиск може впасти до значення, яке відповідає тиску пароутворення при даній температурі. При цьому, в залежності від опору рідини зусиллям на розтяг, може статися розрив суцільного потоку. Порожнини, що утворюються, заповнюються парою або газами, які виділяються з рідини. Повітря, що втягується в потік, полегшує виникнення кавітації. Парогазові бульбашки, що утворилися розмірами порядку десятих долей міліметра, переміщуючись разом з потоком, попадають в зони високих тисків. Пара конденсується, гази розчиняються, і в порожнину що утворилась з великим прискоренням попадають частинки рідини і відбувається відновлення суцільного потоку, що супроводжується ударом.

Кінозйомка показала, що кавітаційна бульбашка може вирости за.0,02 с до 6 мм в діаметрі і повністю зруйнуватися за 0,01 с.

При певних типах кавітації на площині в 1 см2 на протязі одної секунди може утворитися і зруйнуватися більше як 30 млн. кавітаційних бульбашок.

Кавітаційному руйнуванню підлягають трубопроводи, гідромотори, лопаті гідравлічних турбін і насосів, гребні гвинти, зовнішні поверхні циліндрів двигунів внутрішнього згорання і т.п.

Явище кавітації викликає вібрації, стукіт і струс, що приводить до розхитування кріпильних зв'язків обриву болтів, зминанню різі, руйнуванню ущільнень і втомного руйнування з'єднань.

Кавітація зменшує ККД машин і гребних валів і викликає безпосереднє руйнування поверхонь деталей в зоні її дії. Вона сприяє закупоренню розпилювачів форсунок двигунів внутрішнього згорання.

В процесі кавітаційного зношування суттєву роль відіграє корозія. Наприклад, в морській воді кавітаційне зношування набагато вище, ніж в прісній при решті рівних умовах.

Попередити кавітацію можна, проектуючи гідромеханічну систему так, щоб у всіх точках потоку тиск не був нижчим тиску пароутворення.

Інтенсивність кавітаційного зношування залежить від температури, властивостей рідини і природи матеріалу деталей. Добавлення у воду речовин, які утворюють емульсії (масла і емульгатори), зменшують поверхневий натяг і відповідно, кавітаційне зношування. Воді з температурою 50(С відповідає найбільша інтенсивність зношування.

Кавітаційна стійкість матеріалу визначається його складом і структурою. Підвищення вмісту у вуглецевій сталі збільшує її стійкість. Але починаючи з 0,8 % С, вона починає падати. Нікель і хром в сталі теж підвищують її стійкість.

Гартування з нагріванням СВЧ, цементація, поверхневе зміцнення значно підвищують кавітаційну стійкість сталей. Те ж саме можна сказати і про покриття хромом. Латунь теж дуже стійка до кавітаційного зношування завдяки своїм властивостям. Хорошу кавітаційну стійкість мають гумові покриття.

Дата добавления: 2013-12-14