Старіння автомобілів та їх складових частин

Старіннямназивається процес незворотної зміни його властивостей та (або) стану, обумовленого структурними перетвореннями, хімічними змінами в матеріалах, з яких виготовлені деталі, а також поступовим накопиченням в елементах конструкції автомобіля мікро- та макроушкоджень при експлуатації. При експлуатації автомобіля мають місце фізичне зношування деталей, втрата втомної міцності їх матеріалу. Як при експлуатації автомобіля, так і при його зберіганні відбуваються зміни, пов'язані з корозією, втратою жорсткості, структурні зміни та хімічні перетворення в металах, втрата деяких властивостей (наприклад, пружності, пластичності та ін.). Процеси старіння завжди пов'язані з часом.

У зв'язку з цим на вирішення завдань ремонту необхідно знати закони старіння, встановлюють залежність ушкоджень від часу. Наприклад, товщини зношеного шару, залишкового прогину при деформації деталі, площі або глибини пошкодженого корозією шару залежно від напрацювання. Використання цих закономірностей дозволяє прогнозувати втрату працездатного стану автомобілем та його складовими частинами. Процес старіння механізму визначається процесами старіння всіх деталей, що його утворюють, і порушенням їх взаємного розташування. Старіння деталі відбувається внаслідок впливу кількох руйнівних процесів і є результатом впливу великої кількості факторів.

Зношуваннямназивається процес відділення матеріалу з поверхні твердого тіла і (або) збільшення його залишкової деформації при терті, що проявляється в поступовій зміні розмірів та (або) форми тіла. Зношування є результатом зношування і визначається у встановлених одиницях (товщини шару, обсягу, маси).

частин
Мал. 1.1.Залежність зносу hі швидкостіdh/dtзношування від часу роботи
Процес зношування зазвичай відбувається у три стадії. На стадії I (рис. 1.1) йде приробіток сполучених поверхонь деталей, що займає невеликий відрізок часу tп.При цьому знос h змінюється нелінійно, швидкість зношування висока, але поступово зменшується. Стадія II є найбільш тривалою та характеризується стабільністю процесу. Швидкість зношування в цьому випадку невелика та постійна. Стадія III-прискорене зношування, що характеризується різко зростаючою швидкістю зношування. Причиною цього є зміна умов тертя через зміни розмірів і форми поверхонь, що труться.

Деформаціядеталі може бути оборотною (пружною) і незворотною, тобто залишковою. Деформація виникає у разі напруги у матеріалі деталі. Якщо напруги, що виникають, в матеріалі деталі менше межі його пружності, то буде мати місце головним чином пружна деформація. Однак пружна деформація може супроводжуватися залишковою деформацією, наприклад, при підвищених температурах. Залишкова деформація змінює розміри та конфігурацію деталі. Наприклад, у такої складної деталі, як блок циліндрів двигуна, змінюється положення осей посадкових отворів під гільзи, під вкладиші корінних підшипників колінчастого валу, а також з'являється жолоблення і порушується положення оброблених поверхонь щодо технологічних баз, що призводить до зниження довговічності двигуна в цілому.

Руйнуванняпризводить до повного розчленування деталі. Руйнування бувають в'язкими, тендітними та втомними.

В'язке руйнування походить від дотичних напруг внаслідок значної пластичної деформації. Площина руйнувань розташована підкутом до напрямку застосування навантаження і збігається з напрямом дії дотичних напруг.

Крихке руйнування відбувається під впливом нормальних напруг. Йому передує незначна пластична деформація, і площина руйнування виявляється перпендикулярною до напрямку навантаження. Процес руйнування складається з двох стадій: у першій стадії відбувається зародження тріщини, а в другій - її розвиток через весь переріз деталі.

Втомне руйнування деталей є результатом багаторазового застосування навантажень і відбувається при напругах, значно менших, ніж у разі одноразового навантаження. Тріщина при втомному руйнуванні зароджується в поверхневих шарах, де діють максимальні напруги, що розтягують.

У міру ослаблення перерізу темп розвитку тріщини посилюється і за певного залишкового перерізу відбувається повне руйнування деталі.

Корозіяє руйнування металів внаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх з корозійним середовищем.

Ерозія та кавітаціявиникають при дії на метал потоку рідини, що рухається з великою швидкістю. На поверхнях деталей, що піддаються рідинної ерозії, утворюються плями, смуги, вимоїни. Таким ушкодженням піддаються деталі системи охолодження двигуна, крила кузова, що сприймають з боку коліс потік води, піску та дрібного каміння. Кавітаційне пошкодження металу відбувається тоді, коли порушується безперервність потоку рідини та утворюються кавітаційні бульбашки. Кавітаційні бульбашки, які знаходяться біля поверхні деталі, зменшуються в обсязі з великою швидкістю, що призводить до гідравлічного удару рідини поверхню металу. Зосередження в одному місці на поверхні великого металукількості таких ударів та викликає утворення кавітаційних руйнувань у вигляді каверн діаметром 0,2. 1,2мм. Такого руйнування часто піддаються деталі системи охолодження двигуна, гільзи циліндрів, посадкові пояски блоків циліндрів під гільзу, патрубки та ін.

З часом або зі зростанням напрацювання у стані автомобіля або його складових частин настає межа, після якої використання автомобіля виявляється недоцільним: автомобіль (агрегат) досяг граничного стану.

Граничним станом автомобіля і його складових частин називається стан, при якому їх подальше застосування за призначенням неприпустимо або недоцільно, або відновлення їх неможливе або недоцільне. Так, наприклад, необхідність зміни олії в картерах агрегатів пов'язана з досягненням оліями граничного стану при зміні їх змащувальних властивостей; виконання регулювальних робіт визначається досягненням граничних зазорів у сполученнях; заміна або ремонт деталі диктується зношуванням хоча б однієї її робочої поверхні до граничного розміру. Кількісні значення показників граничного стану встановлюються нормативно-технічною документацією.