4.2 Класифікація видів зношування
Класифікації видів зношування базуються на виділенні основних факторів, що визначають той чи інший процес зношування.
Усі види зношування можна поділити на три основні групи (рис. 4.1).
Рисунок 4.1 – Класифікація видів зношування
Механічне зношування відбувається в результаті лише механічних взаємодій матеріалів виробу; молекулярно-механічне зношування супроводжується також впливом молекулярних чи атомарних сил; корозійно-механічне зношування відбувається при терті матеріалу, що вступив у хімічну взаємодію із середовищем. Різновиди цих процесів характеризуються специфічними явищами, що викликають руйнування мікрооб'ємів матеріалів при терті та неоднаковою інтенсивністю процесу.
Абразивне зношування - це зношування, при якому на поверхнях, що труться, є абразивні частинки, що руйнують поверхню за рахунок різання і дряпання з відділенням стружки. Хоча, як правило, вживаються заходи для того, щоб уникнути зносу цього виду, що має велику інтенсивність, часто є причини його виникнення. Відбувається це внаслідок недостатньої фільтрації мастила або наявності абразиву на поверхні тертя, що потрапляє з навколишньої атмосфери. Часто абразивні частинки є продуктами зношування - твердими утвореннями структурних складових зруйнованих мікрооб'ємів. Деякі деталі машин працюють безпосередньо в абразивному середовищі (лемеша плугів, зуби ковша екскаватора та ін.)
Слід зазначити, що абразивне зношування може мати місце і без наявності сторонніх частинок, якщо тверді складові одного з сполучених тіл можуть відокремлювати мікрооб'єми контртіла в результаті ріжучого або дряпаючого впливу.
Гідро- та газоабразивне зношуванняцього виду, коли знос відбувається внаслідок впливу потоку твердих частинок, що захоплюються потоком рідини або газу, є різновидом абразивного зношування. Цей вид зношування, а також такі, як ерозійне та кавітаційне, коли немає контакту двох твердих тіл, віднесені нами до процесів роз'їдання.
Втомне зношування є наслідком циклічного впливу на мікровиступи поверхонь, що труться. Відділення частинок може також відбуватися в результаті наклеп поверхневого шару, який стає крихким і руйнується (іноді його називають зношуванням при крихкому руйнуванні).
Слід розрізняти контактну втому поверхневих шарів, що виникає при чистому коченні і проявляється у розвитку місцевих осередків руйнування (піттинг), і суто втомний знос, коли при терті ковзання відділення мікрооб'ємів поверхонь пов'язане зі втомною природою руйнування. При руйнуванні поверхонь таких сполучень, як кулачок-ролик, зубчасті передачі, опори кочення та ін, можуть мати місце обидва види руйнування. При більшому прослизании основну роль грає зношування, яке протікає інтенсивніше, ніж освіту подібних (піттингових) руйнувань поверхні.
Адгезійне зношування пов'язане з виникненням у локальних зонах контакту поверхонь інтенсивної молекулярної (адгезійної) взаємодії, сили якого перевершують міцність зв'язків матеріалу поверхневих шарів з основним матеріалом. Утворення адгезійних зв'язків відбувається в процесі механічної взаємодії мікровиступів тіл, що контактують, і супроводжується, як правило, значною зміною потенційної енергії поверхневих шарів. Це полегшує прояв атомно-молекулярних сил, які залежать від природи матеріалів, що контактують.
Адгезійне зношування завжди пов'язане з фрикційним перенесенням матеріалу з одного тіла на інше або з утворенням прошарків. У деяких випадках це може вплинути на фрикційні характеристики пари, наприклад при терті металополімерної пари, коли полімер переноситься на поверхню металу, утворюючи на ній мономолекулярний шар. Однак при терті металевих пар адгезійне зношування призводить, як правило, до схоплювання контактуючих ділянок, глибинного виривання матеріалу, перенесення його з однієї поверхні тертя на іншу і впливу нерівностей, що виникли на сполучену поверхню. Цей вид зносу відноситься до неприпустимих видів ушкодження, так як має високу інтенсивність і призводить, як правило, до заїдання і відмови сполучення,
Зношування в умовах вибіркового перенесення, навпаки, характеризується атомарними явищами в зоні контакту (див. вище) і призводить до практично нестерпних пар. М'який і тонкий шар, що утворився на поверхні в результаті своєрідних механохімічних процесів, збагачений міддю, забезпечує мінімальне тертя і сприяє рівномірному розподілу тисків по поверхні тертя.
Окисне зношування відбувається за наявності на поверхні тертя захисних плівок, що утворилися в результаті взаємодії матеріалу з киснем. Слід мати на увазі, що наявність окисних плівок не виключає можливості їх руйнування втоми, а лише вносить свою специфіку, так як руйнується більш крихкий матеріал. Особливість окислювального зносу при терті кочення полягає в тому, що наявність великих деформацій у поверхневих шарах полегшує дифузію кисню та його взаємодію з металом.циклічних навантажень тендітно руйнується, потім цей процес охоплює такі шари металу.
Зношування при фреттинг-корозії відбувається при відносних коливальних переміщеннях металевих поверхонь, що контактують, в результаті вібрацій або періодичних деформацій елементів конструкції. На ділянках, пошкоджених фреттинг-корозією, протікають процеси схоплювання, абразивне руйнування, втомно-корозійні явища. Цей процес є багатостадійним, який за сучасними уявленнями складається з наступних етапів.
Спочатку відбуваються зміцнення поверхонь контакту та циклічна плинність підповерхневих шарів. При цьому відбуваються пластична деформація мікровиступів, схоплювання ювенальних ділянок металу, виникнення та руйнування окисних плівок.
Друга стадія фреттинг-корозії (інкубаційна) характеризується розвитком корозійно-втомних процесів та формуванням корозійно-активного середовища внаслідок адсорбції на оксидах вологи та кисню. Швидкість зношування цієї стадії зазвичай невелика. Знос пов'язаний з утворенням і видаленням зони контакту окисних плівок, що руйнуються.
Третя стадія фреттинг-корозії, яка характеризується високою інтенсивністю процесу, пов'язана з руйнуванням поверхневих шарів, попередньо розпушених втомними та корозійними процесами. У зоні контакту може утворитися підвищена кількість продуктів зношування, що сприяє інтенсифікації процесів руйнування аж до абразивного зношування. Ця стадія фреттинг-корозії є неприпустимою під час експлуатації машин.