Вследствие чего возникает абразивный износ

Виды износа деталей. Методы борьбы с контактной усталостью и абразивным износом

Изнашивание контактных пар деталей происходит практически во всех отраслях промышленности. Самые экстремальные изнашивающие факторы испытывают машины, работающие в горнодобывающей промышленности, металлургии и транспортной отрасли.

Износ деталей может наступить в результате:

• развития усталостных явлений, имеющих термическую, либо контактную природу
• развития эрозионных процессов;
• явления кавитации;
• Изнашивания схватыванием;
• Диспергирования.

Рассмотрим более подробно два распространенных вида износа: контактную усталость и абразивный износ.

При контактной усталости разрушение приповерхностных слоев металла наступает по причине влияния двух факторов: трения качения и высокого давления. Ярким примером детали, испытывающей подобный тип нагрузки, является колесная пара железнодорожного транспорта.
Абразивный износ чаще всего испытывают на себе горнодобывающие механизмы. Твердые частицы горной породы внедряются в металл, удаление которого в последствии происходит вместе с этим абразивом.
Как правило, детали всегда испытывают один ярко выраженный механизм износа, к которому добавляются другие его типы.

Существует много способов увеличения прочности рабочей поверхности деталей:
• наплавка и напыление
• термическая и химико-термическая обработка(ХТО)
Покрытия могут иметь металлургические (наиболее прочные и меньше подвержены отслоению), либо адгезионные связи.

Способы наплавки:
• Газотермический;
• Дуговой сваркой (покрытыми электродами; под слоем флюса; в среде защитных газов; порошковой проволокой при полуавтоматической сварке);
• Мощными сильно локализованными источниками энергии (лазерным или электронным лучем, плазмой). Применяется редко вследствие сложности процесса.

Рассмотрим наплавку штучными электродами и проволокой в среде защитных газов

Иногда требуется наплавка промежуточного буферного слоя. Такой слой может понадобиться, если наплавленная проволока и основной металл имеют различные мехсвойства. Это приводит к риску возникновения внутренних напряжений, которые могу привести к трещинообразованию. Так же буферные слои выполняют с целью восстановления деталей при сильном износе.
Для буферного слоя целесообразно использовать вязкие аустенитные сплавы (спецэлектроды AWG 7000V) системы «железо-хром-магний».
Самый важный вопрос при борьбе с износом – это правильный подбор покрытия. Как известно, не существует универсальных материалов успешно противостоящих различным видам износа. В каждом конкретном случае нужно выявить преобладающий тип изнашивающего воздействия на рабочую поверхность и подобрать наиболее стойкий сплав. Это условие является законом упрочнения детали.

СпецПроволока для полуавтоматической наплавки AWG M6030

Содержит в себе систему легирования хром-марганец и хорошо противостоит изнашиванию по типу контактной усталости.
Для выполнения наплавки понадобится источник питания для механизированной сварки. Режимы устанавливаются в соответствии с технологической картой, специально разработанной под конкретный процесс. Массовый кабель плотно закрепляется на детали или сварочном столе. При механизированной сварке рекомендуется защищать сопло горелки керамическим спреем.
Слой, наплавленный данным материалом, обладает эффектом самоупрочнения (холодной закалки) – это значит, что твердость контактной поверхности повышается при эксплуатации под действием рабочих нагрузок (наклеп). Твердость увеличивается с 250НВ до 350НВ.
Плавку данной проволоки можно производить под слоем флюса.
Пример использования: наплавка рабочей поверхности колесных пар железнодорожных составов

Методы борьбы с абразивным износом

Существует довольно много процессов нанесения защитных покрытий на металлические рабочие поверхности: от практичной дуговой наплавки и различных видов напыления, до пока экзотического лазерного плакирования.
Самый важный вопрос в борьбе с износом – это подбор эффективного состава покрытия с особыми компонентами для придания специальных свойств рабочим поверхностям изделия. В случае интенсивного абразивного износа на первый план выходят твердость наплавленного металла и тип микрокристаллической структуры. На сегодняшний день самыми твердыми элементами покрытия являются сферические карбиды вольфрама. К сожалению, эти компоненты довольно дороги и зачастую их использование экономически не оправдано. На практике наиболее эффективно работают железные сплавы ледебуритной структуры с включениями карбидов хрома и боридов с твердостью покрытия 60…70 HRC.
Для ручной электродуговой наплавки против абразивного износа используют спецэлектрод КAIT 70.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник

Абразивный износ

Смотреть что такое «Абразивный износ» в других словарях:

абразивный износ — Износ, обусловленный наличием царапающих и режущих твёрдых частиц в зоне контакта [http://sl3d.ru/o slovare.html] Тематики машиностроение в целом … Справочник технического переводчика

абразивный износ — [abrasive wear] износ, обусловленный царапающими и режущими твердыми частицами в зоне контакта. Если тело не является гомогенным или даже квазигомогенным, то общая износостойкость при абразивном износе определяется как средняя износостойкость… … Энциклопедический словарь по металлургии

абразивный износ — истирание … Cловарь химических синонимов I

абразивный износ бурового долота — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN abrasive drilling bit wear … Справочник технического переводчика

установка для испытаний на абразивный износ — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN abrasion testing machineattrition testing machine … Справочник технического переводчика

Износ — [wear] 1. Изменение размеров, формы или состояния поверхности образца или изделия вследствие разрушения поверхностного слоя, в частности при трении. Различают четыре главных механизма износа: абразивный износ и усталостное разрушение… … Энциклопедический словарь по металлургии

Износ — изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) микрообъёмов поверхностного слоя изделия при трении. И. деталей машин, элементов строительных конструкций (например, ступеней… … Большая советская энциклопедия

ИЗНОС — изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении. И. изделий деталей машин, элементов строит. конструкций, частей одежды и др. зависит от условий трения… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Износ. Виды износа

При работе любого производственного оборудования происходят процессы, связанные с постепенным снижением его рабочих характеристик и изменением свойств деталей и узлов. Накапливаясь, они могут привести к полной остановке и серьезной поломке. Чтобы избежать негативных экономических последствий, предприятия организуют у себя процесс управления износом и своевременного обновления основных фондов.

Определение износа

Износом, или старением, называют постепенное снижение эксплуатационных характеристик изделий, узлов или оборудования в результате изменения их формы, размеров или физико-химических свойств. Эти изменения возникают постепенно и накапливаются в ходе эксплуатации. Существует много факторов, определяющих скорость старения. Негативно сказываются:

Замедляют старение следующие факторы:

Вследствие снижения эксплуатационных характеристик снижается также и потребительская стоимость изделий.

Виды износа

Скорость и степень изнашивания определяется условиями трения, нагрузками, свойствами материалов и конструктивными особенностями изделий.

Классификация видов износа

В зависимости от характера внешних воздействий на материалы изделия различают следующие основные виды износа:

Некоторые виды старения разбиваются на подвиды, как, например, абразивный.

Абразивный

Заключается в разрушении поверхностного слоя материала в ходе контакта с более твердыми частицами других материалов. Характерен для механизмов, работающих в условиях запыленности:

Абразивный вид износа

Противодействовать ему можно, применяя специальные упрочненные покрытия для трущихся пар, а также своевременно меняя смазку.

Газоабразивный

Данный подвид абразивного изнашивания отличается от него тем, что твердые абразивные частицы перемещаются в газовом потоке. Материал поверхности крошится, срезается, деформируется. Встречается в таком оборудовании, как:

Зачастую газоабразивное воздействие сочетается с присутствием высоких температур и плазменных потоков.

Гидроабразивный

Воздействие аналогично предыдущему, но роль носителя абразива выполняет не газовая среда, а поток жидкости.

Гидроабразивный вид износа

Такому воздействию подвержены:

Иногда гидроабразивные процессы усугубляются воздействием агрессивной жидкой среды.

Кавитационный

Перепады давления в жидкостном потоке, обтекающем конструкции, приводят к возникновению газовых пузырьков в зоне относительного разрежения и их последующему взрывному схлопыванию с образование ударной волны. Эта ударная волна и является основным действующим фактором кавитационного разрушения поверхностей. Такое разрушение встречается на гребных винтах больших и малых судов, в гидротурбинном и технологическом оборудовании. Усложнять ситуацию могут воздействие агрессивной жидкой среды и наличие в ней абразивной взвеси.

Кавитационный вид износа

Адгезионный

При продолжительном трении, сопровождающимся пластическими деформациями участников трущейся пары, происходит периодическое сближение участков поверхности на расстояние, позволяющее силам межатомного взаимодействия проявить себя. Начинает взаимопроникновение атомов вещества одной детали в кристаллические структуры другой. Неоднократное возникновение адгезионных связей и их прерывание приводят к отделению поверхностных зон от детали. Адгезионному старению подвержены нагруженные трущиеся пары: подшипники, валы, оси, вкладыши скольжения.

Адгезионный вид износа

Тепловой

Тепловой вид старения заключается в разрушении поверхностного слоя материала или в изменении свойств глубинных его слоев под воздействием постоянного или периодического нагрева элементов конструкции до температуры пластичности. Повреждения выражаются в смятии, оплавлении и изменении формы детали. Характерен для высоконагруженных узлов тяжелого оборудования, валков прокатных станов, машин горячей штамповки. Может встречаться и в других механизмах при нарушении проектных условий смазки или охлаждения.

Усталостный

Связан с явлением усталости металла под переменными или статическими механическими нагрузками. Напряжения сдвигового типа приводят к развитию в материалах деталей трещин, вызывающих снижение прочности. Трещины приповерхностного слоя растут, объединяются и пресекаются друг с другом. Это приводит к эрозии мелких чешуеобразным фрагментов. Со временем такой износ может привести к разрушению детали. Встречается в узлах транспортных систем, рельсах, колесных парах, горных машинах, строительных конструкциях и т.п.

Фреттинговый

Фреттинг — явление микроразрушения деталей, находящихся в тесном контакте в условиях вибрации малой амплитуды — от сотых долей микрона. Такие нагрузки характерны для заклепок, резьбовых соединений, шпонок, шлицев и штифтов, соединяющих детали механизмов. По мере нарастания фреттингового старения и отслоения частичек металла последние выступают в роли абразива, усугубляя процесс.

Существуют и другие, менее распространенные специфические виды старения.

Типы износа

Классификация видов износа с точки зрения вызывающих его физических явлений в микромире, дополняется систематизацией по макроскопическим последствиям для экономики и ее субъектов.

В бухгалтерском учете и финансовой аналитике понятие износа, отражающее физическую сторону явлений, тесно связано с экономическим понятием амортизации оборудования. Амортизация означает как снижение стоимости оборудования по мере его старения, так и отнесение части этого снижения на стоимость производимой продукции. Это делается с целью аккумулирования на специальных амортизационных счетах средств для закупки нового оборудования или частичного усовершенствования его.

В зависимости от причин и последствий различают физический, функциональный и экономический.

Физический износ

Здесь подразумевается непосредственная утрата проектных свойств и характеристик единицы оборудования в ходе ее использования. Такая утрата может быть либо полной, либо частичной. В случае частичного износа оборудование подвергается восстановительный ремонт, возвращающий свойства и характеристики единицы на первоначальный (или другой, заранее оговоренный) уровень. При полном износе оборудование подлежит списанию и демонтажу.

Кроме степени, физический износ также разделяется на рода:

Перечисленные разновидности применимы не только к оборудованию в целом, но и к отдельным его деталям и узлам

Функциональный износ

Данный тип является отражением процесса морального устаревания основных фондов. Этот процесс заключается в появлении на рынке однотипного, но более производительного, экономичного и безопасного оборудования. Станок или установка физически еще вполне исправна и может выпускать продукцию, но применение новых технологий или более совершенных моделей, появляющихся на рынке, делает использование устаревших экономически невыгодным. Функциональный износ может быть:

Функциональный износ также подразделяют по вызвавшим его факторам:

В случае появления новой технологии, как правило, состав оборудования сокращается, а трудоемкость падает.

Экономический износ

Кроме физических, временных и природных факторов на сохранность характеристик оборудования оказывают опосредованное влияние и экономические факторы:

Экономическому старению и утрате потребительских качеств подвержена как недвижимость, так и производственные группы основных фондов. На каждом предприятии ведутся реестры основных фондов, в которых учитывается их износ и ход амортизационных накоплений.

Основные причины и способы как определить износ

Чтобы определить степень и причины износа, на каждом предприятии создается и действует комиссия по основным фондам. Износ оборудования определяется одним из следующих способов:

Какую из методик применять в каждом конкретном случае — решает комиссия по основным средствам, руководствуясь нормативными документами и доступностью исходной информации.

Способы учета

Амортизационные отчисления, призванные компенсировать процессы старения оборудования, также допустимо определять по нескольким методикам:

Выбор методики осуществляется при создании или глубокой реорганизации предприятия и закрепляется в его учетной политике.

Эксплуатация оборудования в соответствии с правилами и нормативами, своевременные и достаточные отчисления в амортизационные фонды позволяют предприятиям сохранять технологическую и экономическую эффективность на конкурентоспособном уровне и радовать своих потребителей качественными товарами по разумным ценам.

Источник

Виды абразивного изнашивания

Всплеск популярности железа, как конструкционного материала, относится к концу 18 – началу 19 века. К этому периоду было завершено строительство первого чугунного моста, спущено на воду судно с корпусом из стали, проложены железные дороги. Несмотря на широкое развитие химии полимеров, использование стекла, керамики и многих других материалов, применение железа и сплавов на его основе, как основных конструкционных материалов, не утратило актуальности. Любые металлические конструкции под воздействием атмосферных факторов и агрессивных сред утрачивают с течением времени свои качества и первоначальный внешний вид.

В связи с этим со всей остротой встает проблема защиты металлических конструкций от разрушения, основной причиной которых можно назвать коррозию а также абразивный износ.

Абразивное изнашивание возникает в результате режущего или царапающего воздействия твердых частиц. Любое производственное оборудование в ходе эксплуатации постепенно теряет свои характеристики. Механические изменения узлов трения приводят к снижению точности работы, увеличению выпуска бракованной продукции или аварийным отказам.

Первоначальное проявление абразивного износа: возникновение царапин или рисок на поверхностях. Постепенно увеличиваются зазоры между контактирующими элементами, появляется шум, не характерная вибрация, у металлических изделий формируются блестящие полированные участки с углублениями в направлении действия абразивов.

Причиной абразивного износа становится силовое воздействие: соударение, скольжение, качение. Твердые структурные составляющие одной детали деформируют более мягкий материал, оставляя царапины, риски, отпечатки. Влияние оказывают и мелкодисперсные частицы, содержащиеся в воздухе, смазке, сыпучих материалах. Так в горнодобывающей промышленности быстрому изнашиванию подвергается оборудование для промывания пород, песковые насосы, экскаваторные ковши.

Различают следующие виды абразивного износа:

Твердые фракции имеют разную форму и ориентацию относительно поверхностей. Минералы с острыми ребрами и гранями оставляю следы резания, остальные – вызывают пластическую деформацию в виде канавок или лунок. Шероховатость впоследствии может частично удаляться другими абразивами. В некоторых случаях частицы меньшей твердости вдавливаются в поверхностные слои, постепенно способствуя разрыхлению структуры. Возможен и обратный эффект: упрочнение деформируемого слоя наклепом.

Чем однороднее металл, тем лучше он сопротивляется коррозии. Загрязненность поверхности, неровности, царапины и трещины увеличивают количество адсорбированной влаги, которая служит электролитом. Это ведет к развитию коррозии, а её усилению способствуют повышенная температура среды, запыленность, влажность воздуха, воздействие агрессивных газов.

Одна и та же сталь коррозирует различно в зависимости от характера воздушной среды, степени её загрязненности газами, запылённости и увлажнённости воздуха. Влажностный режим определяется как технологическими особенностями производства (паровоздушная среда предприятия стройиндустрии, объектов химических производств и др.), так и географическим положением района.

Определяющими параметрами для выбора подходящего варианта защиты являются характеристика среды, режим эксплуатации и влажность. В таблице 1 приведены три группы агрессивности среды по скорости равномерной коррозии незащищённого металла в зависимости от зоны влажности.

Таблица 1 – Зависимость скорости коррозии от зоны влажности

Существует зависимость скорости деформации от направления атаки. При ударении о поверхность частица сообщает ей кинетическую энергию. При уменьшении угла атаки до 00 показатели ударных импульсов снижаются. Разрушение усиливается в условиях высоких температур и химически-агрессивных сред. При деформации в поверхностных слоях возникают напряжения, способствующие трещинообразованию и коррозии.

Гидроабразивный износ

Воздействие абразивов, движущихся в потоке жидкости характерно для водопроводного, насосного и топливного оборудования. Например, от мелких фракций особенно страдают детали энергоцентробежных насосов. В составе сырой нефти присутствует кварц, плагиоклазы, обломки минеральных пород. В водопроводной воде содержатся окислы металлов, соли магния и кальция. При добыче из скважин – песок, различные минералы. Носителями абразивов выступают смазочные составы, топливо, тормозные и рабочие жидкости.

Газоабразивный износ

Этому типу разрушения подвержены лопасти вентиляторов, насосы для откачки загрязненных газов, доменные установки, детали твердотопливных двигателей. Самым распространенным явлением газоабразивного износа можно назвать влияние дорожной пыли на кузов автомобиля. На 70-90% она состоит из продуктов истирания колодок, шин, дорожного покрытия.

Защита от абразивного износа

Абразивная деформация является одним из самых быстрых процессов разрушения. Для предотвращения аварийных ситуаций на предприятиях формируют фонды, обеспечивающие своевременную замену и ремонт материально-технической базы. На территории России действуют следующие регламенты:

Для снижения скорости разрушения твердость рабочих поверхностей должна в 1,3 раза превосходить абразивы. Такое соотношение считается оптимальным с экономической и технической точки зрения. Дальнейшее повышение характеристик прочности не дает ощутимого эффекта.

Способы повышения стойкости к абразивному износу металлов и сплавов:

Полимерные покрытия превосходят по качествам не только резину и каучук, но и многие сплавы. Полиуретановую футеровку применяют для элементов, подверженных высоким механическим нагрузкам: валов прокатки и гибки, роликов, колес, шаровых мельниц.

Полиуретан наносится на стенки лотков, баков, резервуаров, трубопроводов. В зависимости от области применения в состав добавляют вещества, придающие необходимые качества: термостойкость, устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам, трению, реагентам, радиации. Полимерная футеровка не требует частых осмотров, поэтому снижаются простои, связанные с очисткой техники. Способ можно считать оптимальным по параметрам цены и качества, и наиболее перспективным с точки зрения защиты от коррозии, соблюдения санитарных норм и безопасности труда.

Выбор вида защиты от коррозии представляет собой комплексную задачу с учётом технико-экономических и эксплуатационных показателей. В настоящее время основным способом защиты от атмосферной коррозии является нанесение на поверхность защитных покрытий:

Наиболее распространены лакокрасочные покрытия на органической основе. Основными требованиями к покрытию являются: хорошая адгезия, непроницаемость для агрессивных сред, долговечность, технологичность проведения повторной окраски, экономичность с учётом срока эксплуатации.

Оценка эффективности противокоррозионной защиты предполагает комплексную оценку антикоррозионных мероприятий с учётом степени агрессивности среды, различия в стойкости самих сталей, применения коррозионностойких конструктивных форм, технологию производства антикоррозионных работ, объемно-планировочных решений зданий, обеспечивающих повышенную долговечность. Таким образом, по степени агрессивности среды с учётом зоны влажности воздуха, можно определить и выбрать наиболее эффективный вариант защитного покрытия с учётом технологических, технико-экономических и эксплуатационных требований.

Источник