ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.11.2023
Просмотров: 52
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Усталостное изнашивание
Усталостное изнашивание
- Усталостное изнашивание - изнашивание поверхности трения или отдельных ее участков в результате повторного деформирования микрообъемов материала, приводящего к возникновению усталостных трещин и отделению частиц.
- Усталостное изнашивание является следствием циклического воздействия на микровыступы трущихся поверхностей. В результате этого вида изнашивания происходит отделение частиц материала поверхностных слоев.
- Процесс усталостного изнашивания обычно связан с многократно повторяющимися циклами напряжений в контакте качения или скольжения.
В процессе взаимодействия поверхностей в их верхних слоях возникают поля напряжений.
В процессе трения на рабочей поверхности деталей возникают максимальные напряжения сжатия, а по глубине материала детали распространяются направленные касательные напряжения, максимум которых концентрируется на некотором расстоянии от точки контакта.Схема распределения напряжений при контакте цилиндра с плоскостью, рассчитанная методом конечных элементов
Процесс катастрофического усталостного изнашивания протекает следующим образом: 1 - на трущейся поверхности образуются усталостные микротрещины; 2 - смазочный материал, попадая в микротрещины, способствует их расклиниванию 3 и выкрашиванию частиц 4 металла, в результате чего на поверхности детали появляются мелкие оспины (питтинг). Число этих оспин и одновременно их размеры увеличиваются до тех пор, пока увеличивающиеся контактные напряжения на рабочих поверхностях не приведут к пластической деформации и интенсивному изнашиванию детали. Толщина разрушенного слоя металла примерно соответствует глубине распространения под поверхностью максимальных касательных напряжений. В зависимости от соотношения нормальной и тангенциальной составляющих сил в контакте, а также от структуры материала и его физико-механических свойств первичная микротрещина может зародиться и в подповерхностном слое детали. В этом случае механизм разрушения поверхности можно представить следующим образом: 1 — зарождаются подповерхностные дислокации; 2 — идет процесс накопления дислокаций; 3 — образуются полости; 4 — слияние полостей ведет к образованию микротрещин, параллельных поверхности трения; 5 — при достижении микротрещиной некоторой критической длины отделяется частица износа. Подповерхностные микротрещины зарождаются, как правило, у деталей с неоднородной структурой материала: азотированных, цементованных, поверхностно закаленных, а также у деталей, работающих при очень больших контактных напряжениях.
- Способность детали сопротивляться усталостному изнашиванию обычно оценивают временем работы в заданных условиях до отрыва частиц металла (образования углублений на поверхности) или максимальным контактным напряжением, при котором не наступает питтинг при заданном числе циклов нагружения.
- Эмпирически получено следующее соотношение времени Т работы сопряжения до возникновения усталостных повреждений и максимального упругого напряжения σм в поверхностном слое материала:
- где А' — постоянная, характеризующая физико-механические свойства материала и режим работы сопряжения.
, когда циклические напряжения действуют в течение длительного времени.
- Усталостное изнашивание также проявляется и при взаимодействии деталей из эластомерных (полимерных) материалов. Упругие свойства эластомерных материалов деталей механических систем позволяют им воспроизводить шероховатость противолежащей твердой поверхности в процессе скольжения, что, в свою очередь, приводит к многократному циклическому нагружению детали. Если выступы неровностей твердой поверхности имеют закругленную форму и не вызывают абразивного изнашивания, то повреждение может возникнуть в подповерхностных слоях эластомера под действием повторяющихся напряжений сжатия, растяжения и знакопеременных касательных напряжений. Этот усталостный механизм разрушения деталей механических систем вызывает износ относительно малой интенсивности, который становится существенным, когда циклические напряжения действуют в течение длительного времени.