Механизмы абразивного износа

При абразивном изнашивании возможны различные механизмы разрушения. На основании анализа теоретических и экспериментальных исследований А.Е. Сучков полагает, что абразивный износ вызывают механико-динамические и кинематические нагрузки [88]. При механико-динамической нагрузке наблюдаются явления деформации и срезания в поверхностных слоях металла. При кинематических нагрузках преобладают явления усталости материала при действии на него повторной или знакопеременной нагрузки.

С.В. Пинегин подчеркивает [89], что в упрочненным ударами слои рабочей поверхности молотка возникают значительные остаточные сжимающие напряжения в нормальном и тангенциальном направление к поверхности направлениям. Они могут достигать у поверхности 700 МПа, но по мере удаления от нее быстро уменьшаются и на глубине примерно ¾ толщины упрочненного слоя иногда меняют знак, переходя в растягивающие напряжения. Наиболее высокие значения последних обычно в 3-4 раза меньше максимальных сжимающих напряжений, но растягивающие более опасны с точки зрения возможности местного разрушения материала.

В условиях многочисленных ударов абразивных частиц изнашивание может происходить по следующим схемам:

1) Наклепанный металл периодически отделяется в соответствии с расположением растягивающих напряжений;

2) Толщина отделяемого слоя уменьшается, если нарушение сплошности материала вызвано действием наибольших касательных напряжений;

3) Отделяемые частицы металла становятся весьма малыми и удаляются с поверхности наклепанного слоя вследствие циклического сжатия и растяжения.

Исследования ученых Таллиннского политехнического института позволили установить, что каждый удар абразивной частицы вызывает микроскопическую упругопластическую деформацию поверхности. При малых и средних углах удара частиц происходит отделение микроскопических стружек. При больших углах падения частиц первоначально не происходит отрыва металла, но развивается усталостный процесс при повторных ударах.

При контактных давлениях, превышающих предел текучести исследуемого материала, периодический характер накопления пластической деформации, связанный с упрочнением и разрушением поверхностного слоя, сохраняется в широком диапазоне условий трения. Начальная стадия процесса изнашивания связана с образованием микротрещин. По мере роста числа воздействия индентора число микротрещин увеличивается, в результате чего отделяются частицы износа. Таким образом, установлена общность механизма разрушения при абразивном трении в условиях пластического контакта и при объемной малоцикловой усталости.

М.М. Хрущев и М.А. Бабичев [90] считают, что при абразивном изнашивании возможны различные механизмы разрушения металла и признали, что частным и типовым является механизм изнашивания, состоящий в царапанье металла, сопровождаемом отделением стружки. Сущность процесса абразивного изнашивания заключается в срезании и выдавливании металла в момент взаимодействия с зернами абразива.

Придерживаясь этой концепции, авторы провели исследования, заложившие основы современного представления об абразивном изнашивании металлов. Выявленные ими общие и частные закономерности абразивного изнашивания при микрорезании и закономерности сопротивления материалов изнашиванию в этих условиях создали необходимые предпосылки для дальнейшего развития теории абразивного изнашивания и методологии испытаний материалов на износостойкость.

М.М. Тененбаум и Д.Б. Бернштейн установили, что вследствие разнообразия геометрических и прочностных характеристик абразива в поверхностном слое материала при трении реализуется спектр контактных напряжений, параметры которого могут изменяться в широких пределах [91]. При этом в зависимости от уровня напряжений и частоты их повторений на поверхности материала могут протекать процессы разрушения прямого (вязкого и хрупкого) или многоциклового (в упругой или пластической области деформирования).

Из приведенного выше обзора основных представлений о механизме абразивного изнашивания следует различие условии, в которых протекает изнашивание.

К сожалению, в настоящее время еще нет единой точки зрения на природу абразивного изнашивания [92, 69, 93, 94-96]. Однако никто из исследователей не отрицает, что ведущим процессом в абразивном износе при раздавливании и истирании является микрорезание, пластическое оттеснение и усталостное разрушение.

Поэтому проблема повышения износостойкости решается путем изучения закономерности изнашивания при самых различных условиях трения и качества поверхностного слоя. Однако процесс изнашивания настолько сложен, а разнообразие факторов, влияющих на износ, настолько велико, что, несмотря на обилие исследований в области трибологии, надежные методы защиты оборудования от интенсивного износа отсутствуют.

Выводы по главе:

1. Проведенные результаты анализа работы кормодробилки и износ ее рабочих органов показал, что наиболее слабым звеном в кормодробилки является молоток.

2. Повышение износостойкости работы молотка можно добиться, обосновав конструктивные параметры молотка с одновременным применением износостойких материалов, нами был предложен составной молоток, состоящий из основания и взаимозаменяемой рабочей грани.

Дата добавления: 2015-07-19