انواع سایش: طبقه بندی و ویژگی های سایش

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

سایش به عنوان تخریب تدریجی سطوح اصطکاک جفت های مختلف درک می شود. انواع مختلفی از پوشیدن وجود دارد. آنها به دلایل مختلفی ایجاد می شوند. اما همه آنها یک چیز مشترک دارند - ذرات از مواد پایه جدا می شوند. این منجر به اختلال در عملکرد مکانیسم ها می شود و در موارد دیگر می تواند باعث خرابی آنها شود. شکاف ها در مفاصل افزایش می یابد، فرودها در نتیجه تشکیل یک واکنش قابل توجه شروع به ضرب و شتم می کنند. این مقاله انواع اصلی سایش را مورد بحث قرار می دهد، ویژگی ها و طبقه بندی کلی آنها را ارائه می دهد.

ویژگی های سایش ساینده

ساینده یک ماده ریز پراکنده با منشاء طبیعی یا مصنوعی است که سختی قابل توجهی برای خراش دادن سایر مواد کمتر سخت کافی دارد.

نوع سایش سطحی که در آن ساختار و یکپارچگی لایه سطحی تخریب می شود.برهمکنش با ریز ذرات جامد را ساینده می گویند. باید لغو شود که برای این نوع تخریب، سرعت اصطکاک باید بسیار قابل توجه باشد (چند متر در ثانیه). اگرچه با عملیات طولانی مدت، تخریب حتی در سرعت های پایین تر و نیروهای گیره رخ می دهد.

نقش مواد ساینده می تواند هم اجسام ثابت (فازهای جامد فولادها و آلیاژها) و هم ذرات خارجی متحرکی باشد که در ناحیه تماس سطوح مالشی (شن، گرد و غبار و غیره) افتاده اند.

عوامل زیر بر میزان سایش و شدت آن تأثیر می گذارد:

• ماهیت منشأ ذرات ساینده؛
• محیط عملیاتی مکانیزم (درجه تهاجمی)؛
• خواص مواد جفت اصطکاک؛
• بارهای ضربه;
• نشانگرهای دما و بسیاری دیگر.

سایش با ذرات سخت (دانه)

این نوع سایش مکانیکی زمانی رخ می دهد که دانه های ساینده با فلز یا مواد دیگر تماس پیدا کنند. شاخص سختی چنین ذرات به طور قابل توجهی از شاخص سختی خود فلز بیشتر است. این منجر به تغییر شکل مواد جفت اصطکاک، بروز تنش های خستگی و سایش سطح می شود.

اگر مکانیسم تحت شرایط بارهای متناوب مکرر کار کند، اثر اثرات مضر ماده ساینده افزایش می یابد. در این حالت، ذرات ساینده نه تنها آثاری بر جای می‌گذارند، بلکه بر روی سطح فلز فرورفتگی نیز به جای می‌گذارند.

با افزایش کسر ماده ساینده،سایش ساینده ذرات ساینده بسیار سخت، اما در عین حال شکننده هستند. بنابراین، اجسام بزرگ را می توان به اجسام کوچکتر آسیاب کرد.

ویژگی های سایش اکسیداتیو

این نوع سایش زمانی رخ می دهد که یک لایه اکسید شل روی سطح قطعات ساینده ظاهر شود که در اثر اصطکاک به سرعت از سطح جدا می شود. بیشتر مواد مهندسی تمایل دارند در هوا در دماهای بالا اکسید شوند. بنابراین مکانیسم هایی که بدون روغن کاری و بدون سیستم خنک کننده عمل می کنند، در معرض این نوع سایش قطعات هستند.

هر چه سرعت تخریب لایه اکسیدی و سرعت تشکیل آن بیشتر باشد، سایش سطوح شدیدتر می شود.

این نوع سایش برای اتصالات لولایی و پیچ و مهره ای، مکانیسم های مختلف تعلیق و در واقع برای همه واحدهایی که بدون روغن کاری کار می کنند، معمول است.

با افزایش سرعت اصطکاک، دمای سطوح مالش افزایش می یابد. این امر منجر به تشدید فرآیندهای مخرب می شود. افزایش بارهای شوک تأثیر مشابهی دارد.

ساییدگی ناشی از تغییر شکل پلاستیک

این نوع سایش قطعات ماشین برای واحدهای با بارگذاری زیاد معمول است. ماهیت آن در تغییر اشکال هندسی محصول تحت تأثیر بارهای قابل توجه است.

برای اتصالات کلیددار و اسپلینت، و همچنین رشته‌ها، پین‌ها و غیره بسیار معمول است.

مشابهتغییر شکل نیز می تواند در اتصالات چرخ دنده رخ دهد. و لازم نیست سریع باشند. بارگذاری عامل کلیدی در اینجا است.

اغلب چنین تغییر شکل هایی روی ریل ها و چرخ های وسیله نورد ظاهر می شود. برای پیشگیری، سازماندهی به موقع پیشگیری و بررسی عناصر سازه ای ضروری است.

ساییدگی به دلیل بریدگی

طبقه بندی ارائه شده از انواع سایش کامل نخواهد بود اگر ما از به اصطلاح سایش در نتیجه براده شدن چشم غافل شویم. ماهیت آن به شرح زیر است. در شرایط عملیاتی شدید (شاید حتی شدید)، لایه‌های سطحی قطعات مالشی تحت تغییرات ساختاری و فازی قرار می‌گیرند. دلایل در موارد مختلف افزایش دما، شرایط گرمایش و سرمایش، فشار بالا و غیره است. خواص لایه های حاصل به طور قابل توجهی با مواد اولیه متفاوت است. به عنوان یک قاعده، این فازها شکننده هستند و تحت بار شکسته می شوند.

بنابراین، نوارهای سفید مشخصه در هنگام اصطکاک بدون روغن کاری روی فولاد و چدن ایجاد می شود. این نواحی را نمی توان حتی با محلول اسیدهای نیتریک یا هیدروفلوئوریک موجود در الکل حک کرد. متخصصان در زمینه علم فلزات این سازند را لایه سفید می نامند. سختی راکول نسبتاً بالایی دارد و بسیار شکننده است. یک آزمایشگاه آنالیز فازی و ساختاری لایه سفید را انجام داد. معلوم شد که این مخلوط مکانیکی از مارتنزیت و سمنتیت است. همچنین حاوی مقدار کمی فریت است. آخرین چیزی که در آن وجود داردکوچک است و نمی تواند سختی را کاهش دهد.

تشکیل (سنتز) این ماده با ظهور نیروهای کششی و فشاری داخلی مضر همراه است. هنگامی که بردارهای تنش های داخلی با بارهای خارجی روی قطعه منطبق می شوند، ترک های کوچکی در سطح آن در ناحیه لایه سفید ایجاد می شود. این ریزترک ها متمرکز کننده و انباشت کننده تنش هستند که منجر به شکستگی شکننده کل محصول می شود.

پوشیدن در اثر خوردگی فتینگ

این فرآیند در سطوحی که در تماس نزدیک با یکدیگر هستند رخ می دهد. دلیل آن نوسانات است. لازم به ذکر است که مواد بدنه جفت اصطکاکی می تواند بسیار متفاوت باشد (فلز-فلز یا غیرفلز-فلز).

این پدیده در حال حاضر در حداقل جابجایی اجسام (حدود 0.025 میکرومتر) رخ می دهد.

در اثر نوسانات، مراکز خوردگی روی سطوح ظاهر می شود که رشد کرده و منجر به تخریب لایه سطحی می شود.

سایش توسط حفره ارتعاشی

این نوع سایش زمانی رخ می دهد که محصولات در یک محیط مایع کار کنند. اگر چه زمانی که یک جت مایع به قسمتی از ماشین یا مکانیزم برخورد می کند نیز می تواند رخ دهد. فیزیک فرآیند به شرح زیر است. فشار مایع در مرز فاز (بین مایع و جامد) کاهش می یابد، که منجر به ظاهر شدن به اصطلاح حباب های کاویتاسیون می شود. شدت این سایش به محتوای هوا در سیال و فشار خارجی بستگی دارد.

ارتعاش صدا می تواند به عنوان یک کاتالیزور عمل کند. به خصوص در این مورد مضر است ارتعاشات طیف اولتراسونیک.اغلب اوقات، چنین پدیده مضری در قسمت های ساینده موتورهای احتراق داخلی رخ می دهد. تحقیقات نشان می‌دهد که کاویتاسیون صوتی سه تا چهار برابر سریع‌تر از اصطکاک فرسوده می‌شود.

ساییدگی ناشی از ترک خوردگی حرارتی

این مشکل برای چرخ های واگن های راه آهن و لوکوموتیوها معمول است. در طول حرکت قطار، راننده اغلب مجبور است سرعت خود را کاهش دهد. این باعث می شود چرخ ها سر بخورند و گرم شوند. هنگام افزایش سرعت، سطح مالش به سرعت سرد می شود. چنین چرخه حرارتی منجر به ایجاد ترک های زیادی در سطح چرخ می شود. این امر سایش محصول را به میزان قابل توجهی تسریع می کند. در حال حاضر از فولادهای آلیاژی مخصوص برای تولید چرخ های راه آهن استفاده می شود. اما قبلاً از فولاد با کیفیت معمولی استفاده می شد. امروزه هنوز از چرخ‌های قدیمی در بسیاری از قطارها استفاده می‌شود، بنابراین این مشکل همچنان مطرح است.

راههای مقابله با ترک های حرارتی

موثرترین اقدام برای مبارزه با ترک‌های حرارتی، خنک‌سازی شدید خواهد بود. برای این کار می توان از روغن ها و گریس های مخصوص استفاده کرد. در مورد چرخ های قطار، این اقدام، به دلایل واضح، مناسب نیست. در این صورت می‌توانید روی ترکیب شیمیایی مواد بازی کنید و از این منظر عیار فولادی مطلوب‌تری انتخاب کنید. گریدهای خاصی از فولادهای آلیاژی ضریب انبساط پایینی دارند. و از این ویژگی می توان به نفع استفاده کرد.

بعضیویژگی های سایش فرسایش

با توجه به انواع اصطکاک و سایش، ما نمی توانیم به اصطلاح سایش فرسایشی را از نظر دور کنیم. به زبان ساده، این تخریب سطوح تحت تأثیر محیط است.

در مهندسی، این مفهوم به تخریب سطوح قطعات ماشین و مجموعه های مکانیزم تحت تأثیر عوامل محیطی اشاره دارد. این عوامل تأثیرگذار شامل جریان هوا و مایع، بخار یا گازهای مختلف است. علت سایش، مانند قبل، اصطکاک است. فقط در این حالت، نه ذرات ساینده، بلکه مولکول‌های گاز یا مایع روی سطح اثر می‌گذارند.

کرک های کوچک در طول این فرآیند ظاهر می شوند. مولکول های مایع و بخار تحت فشار بالا به داخل آنها نفوذ می کند و به تخریب تمام لایه های سطحی محصولات کمک می کند.

مایع یا بخار نیز ممکن است حاوی ذرات ساینده در حالت تعلیق باشد. در این صورت، چنین مخلوطی باعث تخریب و سایش ساینده-فرسایش می شود.

سایش خستگی و ویژگی های آن

انواع سایش و نقض هندسی بسیار متنوع است. بسیاری از مشکلات مهندسین طراح و مهندسین مکانیک ناشی از ریزش خستگی سطوح قطعات است. این "بیماری" بسیار موذیانه است. پدیده ریزش خستگی در قطعاتی رخ می دهد که برای مدت طولانی تحت شرایط بارهای متناوب کار می کنند. این یک "بیماری" مشخصه مفاصل چرخ دنده است.

این نوع سایش با ایجاد ترک در سطح و نفوذ آنها همراه است.در اعماق محصول یک شبکه کامل از چنین ریزترک هایی در سطح ناچیز ظاهر می شود. تحت تأثیر فشارها و دما، قطعات کوچک ناهمگون فلز از بدنه اصلی جدا شده و می افتند. نقش مهمی در این فرآیند توسط روان کننده (روغن) ایفا می کند که به داخل ریزترک ها نفوذ کرده و باعث تخریب می شود.