Файл: Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального.pdf

Диффузия наиболее интенсивно проявляется в парах тре- ния с однородными металлами. Поэтому в сопряжениях вал — втулка необходимо применять разнородные металлы: сталь — бронза, сталь — чугун и др.
Снижению схватывания трущихся поверхностей способ- ствует смазка. Работа подшипников скольжения, качения, зубчатых передач без смазки недопустима. Большое значе- ние имеет правильный выбор смазочного материала с уче- том его противозадирных свойств.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Пояснить сущность процесса изнашивания при заедании.
2. Какие детали автомобиля воспринимают данный вид из-
нашивания ?
3. Описать состояние поверхности при изнашивании, при зае-
дании.
4. Пути снижения износа при заедании.
ВОДОРОДНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ
Водородное изнашивание представляет собой разруше- ние поверхностного слоя вследствие поглощения металлом водорода. Попадает водород в трущиеся поверхности из воз- духа, смазочных масел, влаги, топлива, пластмасс и др. при работе в условиях повышенных температур.
Водород имеет одну особенность. Находясь в атомарном состоянии, он просачивается в пространственные дефекты металла поверхностного слоя. Скапливаясь в дефектах, во- дород из атомарного состояния превращается в молекуляр- ное, увеличивается в размерах, при этом внутри дефекта со- здается область сверхвысоких давлений. Под действием дав- ления в поверхностях дефектов появляются микротрещины, которые, сливаясь, приводят к отслоению части металла
(рис. 145).
310

Рис. 145. Схема водородного изнашивания
Отслоившиеся чешуйки чаше всего уносятся из зоны контакта, а иногда налипают на поверхность ответной дета- ли.
Данный вид изнашивания встречается практически во всех узлах трения, вследствие водородного изнашивания часто выходят из строя коленчатые валы двигателей и др. Однако наиболее характерно проявляется водородное изнашивание в тормозных парах тормозной барабан — фрикционная на- кладка. Основными поставщиками водорода служат смазка и пластмасса, которая входит в состав фрикционных накла- док.
В процессе работы на поверхности тормозных барабанов появляются углубления от отслоившихся частиц, а на по- верхности накладки — следы намазанного металла тормоз- ного барабана.
Для предупреждения и уменьшения водородного изна- шивания необходимо проведение следующих мероприятий:
• исключить из материала тормозных накладок пласт- массы, склонные при нагреве к интенсивному выде- лению водорода;
• в состав фрикционных накладок вводятся наполните- ли в виде кусочков латунной проволоки или закиси меди, снижающие выделение водорода;
• при выполнении ремонтных работ перед окончатель- ной операцией обработки тормозных барабанов пред- лагается полирование. При полировании верхние слои металла нагреваются и из них выходит водород.
311

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Пояснить сущность водородного изнашивания.
2. В каких деталях автомобиля встречается водородное из-
нашивание?
3. Как выглядят поверхности трущихся деталей, работаю-
щих в условиях водородного изнашивания?
4. Указать пути снижения водородного изнашивания.
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ
Окислительным называется изнашивание, при котором потеря размера происходит только за счет разрушения окис- лительных пленок и их удаления из зоны контакта. Образо- вание пленок происходит при контакте металла поверхност- ного слоя с кислородом из воздуха, смазки и др.
Процесс окислительного изнашивания имеет место, если образование пленок происходит быстрее, чем ее разрушение.
Механизм и характер данного процесса определяется со- отношением твердости и прочности окисных пленок и ме- талла рабочих поверхностей. В тех случаях, когда окисные пленки рыхлы и непрочны, они способствуют уменьшению величины износа. Располагаясь между трущимися поверх- ностями, окислы выполняют роль твердой смазки и снижа- ют возможность возникновения заедания металлов поверх- ностных слоев.
Если твердость и прочность пленок выше у основного металла, то такие окислы вызывают абразивное изнашива- ние.
На процесс окислительного изнашивания влияет также и механизм разрушения пленок, который носит в основном механический характер.
Наименьшую величину износа имеют пары трения, ра- ботающие в условиях жидкостного трения (рис. 146).
312

Рис. 146. Схема жидкостного трения
Разрушение пленки осуществляется движущимся масля- ным слоем.
Чаще всего жидкостное трение имеет место в подшип- никах скольжения. В состоянии покоя (рис. 146, а) вал находится в нижнем положении. При вращении вала, со- гласно гидродинамической теории, смазка затягивается под вал, образуя масляный клин, и приподнимает его на вы- соту h (рис. 146, б).
Чем выше скорость вращения вала, тем больше усилие подъема вала.
Для обеспечения жидкостного трения высота h должна быть больше суммы высот неровностей вала и втулки: h > Rz вала
+ Rz втулки
При соблюдении этого условия в паре трения вал — втул- ка будут отсутствовать металлический контакт и, соответ- ственно, заедание металла двух поверхностей, т.е. будет иметь место окислительное изнашивание.
Из всех видов окислительное изнашивание имеет наи- меньшую величину износа и, как следствие, характеризует нормальную работу пары трения.
В автомобиле данный вид износа имеет место в паре тре- ния шейка коленчатого вала — вкладыш. При нормальной
313

работе поверхности трения сохраняют низкую шероховатость со следами окисных пленок с различными цветовыми от- тенками.
Высокая долговечность пар трения при окислительном изнашивании достигается за счет многих факторов. Наиболее важными из них являются высокая твердость поверхностных слоев, качественное и количественное обеспечение процесса смазкой, использование явления избирательного переноса.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Выявить сущность процесса окислительного изнашивания.
2. Описать механизм процесса.
3. Определить условия существования жидкостного трения.
4. В каких узлах автомобиля имеет место окислительное из-
нашивание?
5. Каково состояние поверхностей износа при отбраковке де-
талей ?
6. Назвать пути повышения долговечности при окислитель-
ном изнашивании.
ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС
Эффект избирательного переноса был обнаружен впер- вые советскими учеными Д.Н. Гаркуновым и И.В. Крагель- ским. Сущность эффекта состоит в следующем: при трении стали по бронзе в присутствии глицерина происходит раство- рение поверхности бронзы и на ней образуется чисто мед- ный пористый слой (сервовитная пленка). При контакте со стальной поверхностью часть медного пористого слоя пере- носится на сталь, постепенно образуя и на ней сплошную медную пленку. Процесс избирательного переноса происхо- дит до тех пор пока обе поверхности не будут покрыты сер- вовитной пленкой толщиной 2...3 мкм. Материал сервовит- ной (медной) пленки не способен к наклепу, имеет малые
314

усилия сдвига, пленка пориста, способна к схватыванию, при трении ее частицы переходят с одной поверхности на дру- гую без образования повреждений и увеличения сил трения.
Сервовитная пленка может образовываться и в паре сталь — сталь при применении смазочных материалов, со- держащих мелкие частицы меди, бронзы, а также свинца или серебра. В процессе работы частицы из смазочного слоя переносятся на обе поверхности, образуя сервовитную плен- ку. Пленка сглаживает неровности поверхности, при этом практическая площадь контакта приближается к расчетной и давление равномерно распределяется по всей рабочей повер- хности.
Рыхлая структура сервовитной пленки обеспечивает про- текание процесса трения без деформации металла поверхно- стных слоев; коэффициент трения приближается к трению со смазочными материалами.
Таким образом, избирательный перенос обеспечивает практически безызносную работу сопряжения вследствие эффекта автокомпенсации износа, который заключается в том, что частицы износа не уходят из зоны трения, а, взаи- модействуя со смазочным материалом, образуют медную пленку, покрывающую рабочую поверхность.
Для создания условий избирательного переноса в узлах трения применяют соответствующие жидкие и пластичные смазочные материалы, обеспечивающие возникновение сер- вовитных пленок; металлоплакирующие пластичные смазоч- ные материалы для пары сталь — сталь; латунирование од- ного из элементов сопряжения.
При выполнении ремонтных работ для повышения дол- говечности отдельных узлов автомобиля за счет избиратель- ного переноса можно рекомендовать некоторые мероприя- тия:
• применение финишной антифрикционной безабразив- ной обработки (ФАБО) цилиндров двигателей;
• для шарнирных соединений предлагается использовать
315

смазки с добавкой до 15% порошков меди, бронзы, свинца;
• более широкое использование подшипников качения с бронзовыми сепараторами.
При обработке внутренней поверхности цилиндров дви- гателей окончательной операцией является хонингование, после выполнения которой поверхность насыщается абразив- ными частицами, в процессе работы пары цилиндр — пор- шень абразивные частицы вымываются смазкой и усиливают процесс изнашивания. Для устранения этого недостатка предлагается ФАБО. Сущность процесса состоит в том, что на внутреннюю поверхность цилиндра (1) (рис. 147) с помо- щью латунных, медных или бронзовых стержней (2) нати- рают слой в среде глицерина. Толщина слоя, равная
1...2 мкм, позволяет обеспечить избирательный перенос и увеличить срок службы цилиндра двигателя.

При выборе подшипников качения предпочтение отдает- ся подшипникам с бронзовым или латунным сепаратором по следующим соображениям. В процессе работы на шари- ки при соприкосновении их с бронзовым сепаратором нати- рается медный слой, который затем переносится и на бего- вые дорожки обеих обойм, наличие защитного медного слоя в паре шарик — беговая дорожка резко снижает усталостное разрушение поверхностей. Объясняется это тем, что в под- шипниках качения нет чистого перекатывания шариков по беговой дорожке обойм. Оно обычно сопровождается про- скальзыванием одной поверхности относительно другой, что вызывает их схватывание и заедание.
Это наиболее неблагоприятный момент в работе подшип- ников качения. Смазка и в большей мере защитный медный слой предотвращают схватывание и заедание поверхностей шариков и обойм и снижает величину их износа.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем сущность избирательного переноса?
2. Объяснить образование защитного медного слоя в паре
сталь — бронза.
3. Объяснить образование защитного медного слоя в паре
сталь — сталь.
4. В каких узлах автомобиля возможно применение избира-
тельного переноса при выполнении ремонтных работ?
КОРРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ
Коррозионным изнашиванием называют процесс разру- шения материалов деталей в результате химического или электрохимического воздействия. Соответственно различа- ют химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия — процесс разрушения материала детали в результате химического воздействия окружающей
317

среды. Процесс развивается как в газовоздушной среде, так и в жидкой. Примером химической коррозии может служить разрушение поршней, клапанов и других деталей двигате- лей внутреннего сгорания в результате взаимодействия ме- таллов с кислородом, сероводородом, сернистым газом.
Химический характер имеет и разрушение материалов, ра- ботающих в жидкой среде, не проводящей электрический ток, но способной к химическому взаимодействию с метал- лом (в смазочных материалах).
Основным условием возникновения химической корро- зии является отсутствие электропроводящей среды. Соблю- дается это условие в парах цилиндр — поршень, клапан — седло клапана и др. Интенсивность химического коррозион- ного разрушения зависит от химической активности среды, коррозионной стойкости материалов, температуры среды.
Электрохимическая коррозия возникает в результате воз- действия на материал детали электропроводящей среды — электролита. Разрушение металлов происходит в результате действия микрогальванических пар, при котором положи- тельно заряженные ионы металлов Me
+
(анод) переходят в электролит, имеющий отрицательный заряд (катод) (рис.
148). На поверхности металла образуются каверны, коррози- онные язвы.
Рис. 148. Схема электрохимического процесса
318