 |
Скольжение по монолитному абразиву. Основные отличительные особенности процесса
|
|
|
|
Изнашиванию в условиях скольжения по закрепленному абразиву подвергается многочисленное оборудование и инструменты газовой, нефтяной, угольной, строительной и других отраслей промышленности. Отрицательный эффект взаимодействия монолитного абразива на исполнительные органы машин велик, а способы снижения износа под действием абразива ограничены.
Эффективное воздействие монолитного абразива на металлическую поверхность обусловлено тем, что твердые включения в нем в виде зерен действуют на металл как множество режущих элементов.
Прижатая к монолитному абразиву металлическая поверхность испытывает его воздействие в 2 этапа:
-выступающие в виде неровностей твердые частицы абразива внедряются в металл;
-движущаяся поверхность разрушает абразив путем сложного комплексного воздействия, конечной стадией которого является съем частиц металла с поверхности.
Основной признак изнашивания металлической поверхности при трении о монолитный абразив – наличие на ней хорошо различимых мелких царапин и углублений различной протяженности, всегда ориентированных по направлению движения абразива по отношению к металлу или металла по отношению к абразиву.
Для абразивного изнашивания при трении скольжения по монолитному абразиву характерно высокое внешнее силовое воздействие на поверхность металла. В этих условиях не все частицы абразива в идее выступов и неровностей способны разрушать металл путем микрорезания или многократного пластического деформирования, некоторое количество частиц разрушается, не поражая металл, но создавая предпосылки к ухудшению условий скольжения.
Интенсивность изнашивания металла при трении по монолитному абразиву
|
|
|
Основной признак изнашивания металлической поверхности при трении о монолитный абразив – наличие на ней хорошо различимых мелких царапин и углублений различной протяженности, всегда ориентированных по направлению движения абразива по отношению к металлу или металла по отношению к абразиву.
Интенсивность изнашивания при трении металла о монолитный абразив определяется соотношением прочностных характеристик металла и абразива:
-высокие твердость и прочность абразива определяют его способность внедряться в металл и разрушать его при движении, путем резания или смятия;
-если металл более твердый и прочный, соответственно, разрушается абразив.
Износостойкость при абразивном изнашивании зависит от свойств монолитного абразива, не всякий абразив способен разрушать металл путем микрорезания или деформирования, хотя трение по монолитному абразиву всегда сопровождается изнашиванием, т.к. поверхность монолитного абразива имеет неровности, что обуславливает высокое контактное давление, изменение формы и размеров рабочей поверхности детали, нагрев.
Детали машин и инструмента, подверженные изнашиванию при трении о монолитный абразив – узлы и детали бурильного оборудования, трубопроводы, по которым прокачивают жидкость или газ с абразивом, цилиндрические втулки поршневых буровых насосов.
Удар и качение по абразиву. Основные отличительные особенности процесса.
Удар - особый вид нагружения деталей машин и механизмов, действие удара усугубляется когда в зоне соударения поверхности формируется 3-е тело в виде твердых частиц, поражающих рабочую поверхность при прямом внедрении в нее.
Известны многочисленные примеры изнашивания машин, механизмов и инструментов вызванного ударом по абразиву различного вида:
-монолитному, в виде свободно расположенных частиц на металлическом основании или клаповидных кусков породы;
|
|
|
-монолитному абразиву, который при соударении подвергается дроблению на мелкие частицы в виде слоя;
Принципиальное отличие ударно-абразивного изнашивания от абразивного и других видов изнашивания –это удар по твердым частицам различной формы и размеров.
Прямое внедрение твердой частицы в металл под действием удара по ней, создает углубление в виде лунки, приближенное к копирующей геометрии частицы.
Абразивная частица при ударе в метал должна преодолеть сопротивление металла, это происходит только в том случае, когда ее твердость и прочность выше, чем у металла.
На конечный результат внедрения абразива в лунку влияют многие факторы:
-твердость и прочность абразивной частицы,
-твердость и пластичность металла,
-наличие соседних открытых лунок,
-энергия удара.
Изнашиванию при ударе по абразиву подвергаются многочисленные узлы машин, работающие непосредственно в контакте с абразивом (бурильные долота для ударного бурения скважин, клапаны буровых насосов, перекачиваемых раствор и др).
Трение качения по поверхности с большим выступом в виде монолитного абразива, сопровождается соударением, поэтому изнашивание в таких условиях ближе по своему механизму к ударноабразивному, воздействие твердых частиц абразива на деталь приводит к образованию на ней лунковидного рельефа без признаков царапания. Ряд специфических особенностей внешнего силового воздействия при трении качения не вносит принципиального различия в механизм формирования рельефа.
В условиях трения качения по абразиву уровень внешней нагрузки на частицу определяется многими факторами: скорость качения детали по абразиву, ее диаметр, толщина слоя абразива, плотность частиц в слое и их размер, механические характеристики материала детали.
Вид абразива и его расположение на металлическом основании влияют на динамику взаимодействия, рельеф лунок и износ деталей. Этому виду изнашивания подвергаются узлы и детали вращения незащищенные от попадания абразивных частиц (опора качения бурильных шорошочных долот)
Воздействие твердых частиц абразива на поверхность цилиндрической детали
|
|
|
Все элементы механизмов формирования микрорельефа рассмотренные применительно к ударно-абразивному изнашиванию справедливы для случаев внедрения твердой частицы в цилиндрическую поверхность при качении по абразиву.
Воздействие твердых частиц абразива на поверхность детали цилиндрической формы приводит к образованию на ней лунковидного рельефа без признаков царапания.
Ряд специфических особенностей внешнего силового воздействия при трении качения не вносит принципиального различия в механизм формирования рельефа.
В условиях трения качения по абразиву уровень внешней нагрузки на частицу определяется многими факторами: скорость качения детали по абразиву, ее диаметр, толщина слоя абразива, плотность частиц в слое и их размер, механические характеристики материала детали.
|
|
|
