 |
Прочие виды разрушения деталей
|
|
|
|
Эрозионные разрушения
Эрозионным разрушением называют процесс изменения размеров деталей (повреждения) при динамическом воздействии на материал механических частиц или электрических разрядов. Механические частицы могут быть твердые, жидкие, газовые.
В зависимости от механических характеристик частиц различают четыре вида эрозии: газовую, кавитационную, абразивную, электрическую. При газовой эрозии материал разрушается под действием механических и тепловых сил газовых молекул, при квитационной – парогазовых пузырьков и капелек жидкости, при абразивной – мелкими частицами повышенной твердости, при электрической – под действием электрического поля и сил.
Газовую эрозию можно наблюдать у клапанов, поршневых колец, гильз цилиндров. Кавитационную эрозию можно наблюдать на наружной поверхности гильз цилиндров в результате вибрации двигателя. В результате образования и быстрого сокращения кавитационных пузырьков возникают локальные гидравлические удары большой силы.
Гидроабразивному разрушению подвержены плунжерные пары, гильзы цилиндров, трубопроводы, детали, работающие в потоках воды, масла. Интенсивность разрушения зависит от твердости, размера, геометрии частиц, энергии удара, угла атаки.
Электроэрозионному разрушению подвержены токопроводящие материалы под действием дугового или искрового разряда – в результате испарения или выброса металла (контакты прерывателя – распределителя, электроды свечей).
В зависимости от глубины нагружения поверхности детали и специфики процесса повреждения физические механизмы могут быть механохимическими, микроударными, термическими. При механохимической эрозии разрушение происходит в поверхностных слоях субмикроскопической толщины в результате трансформированных пленок вторичных структур. Наиболее распространена механохимическая эрозия при работе в потоке газов, жидкостей твердых частиц. Скорость разрушения при этом не велика и стабильна во времени.
|
|
|
При микроударном механизме эрозии появляется пластическая деформация в объемах соизмеримых с размером зерен, появляются и развиваются микротрещины. Это характерно при кавитации.
Термический механизм эрозии является ведущим при воздействии на материал раскаленного газового потока, в результате чего ослабевают связи между частицами металла. Это характерно для выхлопных коллекторов и клапанов.
Тепловые разрушения
Тепловые разрушения обусловлены процессом увеличения линейных и объёмных размеров деталей при повышении их температуры. Это может привести к снижению зазоров в сопряжениях деталей и к их заклиниванию (поршень ДВС (рис. 2.135), ротор турбокомпрессора (рис. 2.35), вкладыши (рис. 2.34) подшипников коленчатого вала).
Вторым вариантом теплового расширения является фрикционное растрескивание деталей. Этому разрушению подвержены тормозные диски и барабаны, нажимные диски сцепления.
| Рис. 2.135. Задиры на юбке поршня двигателя ВАЗ-21083, снятого в капитальный ремонт по причине "перегрева" |
| Рис. 2.136. Закоксовывание и заклинивание уплотнений турбокомпрессора |
К тепловым разрушениям относятся также различные виды пригорания (выпускные клапаны и сёдла), закоксовывания (поршневые кольца, распылители форсунок, уплотнения турбокомпрессора), прогорания (днище поршня, прокладка головки блока цилиндров, выпускные клапаны). Отдельные виды таких разрушений приведены на рис. 2.136, 2.137.
| а |
| б |
Рис. 2.137. Прогорание прокладки головки блока цилиндров (а), выпускного клапана (б)
|
|
|
Тепловые разрушения, как правило, обусловлены конструктивно-технологическими недоработками машин или чаще нарушением правил технической эксплуатации (неправильный выбор смазочных материалов, режимов работы агрегатов, недостаточная профилактика системы охлаждения, топливной аппаратуры). Для устранения таких отказов, как правило, требуются высокие затраты труда, времени и средств.
Старение материалов
Процессом старения (по определению профессора А.С. Проникова) называется необратимое изменение свойств или состояния материала изделия в результате действия различных факторов. Старение деталей происходит не только при работе машин, но и в процессе их хранения, транспортировки. Старение металлических деталей машин обусловлено релаксацией (ослаблением) напряжений. В результате под действием внутренних напряжений, которые остаются в детали после её изготовления (литьё, штамповка, механическая обработка, пластическая деформация) происходит изменение её геометрической формы.
Изменению геометрической формы вследствие старения особенно подвержены крупные корпусные детали (блок цилиндров, коленчатый вал, картеры коробки передач и ведущих мостов). При совершенной технологии изготовления деталей последствия старения должны быть минимальны и должны компенсироваться допусками на сборку. Для этого используют или естественное старение (выдержка в естественных условиях в течение некоторого времени), или искусственное старение в специальных условиях за короткое время.
Особенно подвержены старению неметаллические изделия или материалы. В автомобилях доля резиновых и пластмассовых изделий постоянно возрастает. Сальниковые уплотнения, защитные устройства во многом определяют долговечность агрегатов машин, поэтому должны иметь ресурс, соизмеримый с ресурсом агрегата.
Вследствие старения резиновых изделий снижаются их упругие свойства (эластичность). В результате старения сальники становятся жесткими (роговеют), растрескиваются и не уплотняют сопряжения. Этот процесс происходит как при работе, так и при хранении. Поэтому после длительного хранения машин целесообразно заменить сальниковые уплотнения.
|
|
|
Старение и недостаточная прочность резиновых пылезащитных деталей приводит к преждевременному отказу самих защищаемых узлов. Так, разрушение защитного чехла переднего привода легкового автомобиля приводит к разрушению самого шарнира равных угловых скоростей (рис. 2.138, 2.139). Аналогичное происходит и в карданных шарнирах заднеприводных автомобилей, когда игольчатый подшипник превращается в подшипник скольжения и на поверхности шипов крестовины появляются вмятины (бринеллирование). Нарушение герметичности защитного чехла рулевого наконечника (рис. 2.140) приводит к сокращению ресурса шарнира.
| Рис. 2.138. Нарушение герметичности защитного чехла наружного шарнира автомобиля ВАЗ-21093 |
| Рис. 2.139. Вид разрушенного наружного шарнира в результате потери герметичности автомобиля ВАЗ-21093 |
Пластмассовые изделия в результате старения также теряют эластичность, уменьшают свои размеры, меняют свою форму (коробление), подвергаются растрескиванию. Процессы старения ускоряются при повышении температуры. Эти изменения приводят к ухудшению функционального назначения пластмассовых изделий (изолирующие, уплотняющие, декоративные и другие свойства). Поэтому многие пластмассовые изделия носят одноразовый характер.
|
|
|
