Войти
Резьба с оцинковкой на фитинге NPT. 
Изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, показывает перенесенный листовой материал, накопившийся на поверхности инструмента во время скользящего контакта в контролируемых лабораторных условиях. Вырост материала или локализованное придание шероховатости и образование выступов на поверхности инструмента обычно называют комком. 
Повреждение металлического листа, форма износа или характерный рисунок не показывают прорыва оксидного поверхностного слоя, который указывает на небольшой перенос клеевого материала и сплющивание поверхности листа. Это первая стадия переноса материала и образования заедания. 
Повреждение металлического листа представляет собой непрерывные линии или полосы, указывающие на прорыв оксидного поверхностного слоя. 
Повреждение металлического листа или характеристики Рисунок показывает «неровную поверхность», изменение пластического поведения листового материала и включает в себя больший деформированный объем по сравнению с простым выравниванием поверхностных оксидов. Заедание - это форма износа, вызванная адгезией между поверхностями скольжения. Когда материал истекает, часть его тянется за контактирующую поверхность, особенно если существует большое количество силы, сжимающей поверхности вместе. Истирание вызывается комбинацией трения и адгезии между поверхностями с последующим скольжением и разрывом кристаллической структуры под поверхностью. Как правило, это приводит к прилипанию некоторого материала или даже сварке трением к прилегающей поверхности, в то время как изрезанный материал может казаться выдолбленным из-за прилипших к его поверхности комков материала.
Истирание чаще всего встречается на металлических поверхностях, находящихся в скользящем контакте друг с другом. Это особенно часто случается при недостаточной смазке между поверхностями. Однако некоторые металлы, как правило, более склонны к истиранию из-за атомной структуры их кристаллов. Например, алюминий - это металл, который очень легко истирается, тогда как отожженная (размягченная) сталь немного более устойчива к истиранию. Полностью закаленная сталь очень устойчива к истиранию.
Истирание - распространенная проблема в большинстве случаев, когда металлы скользят при контакте с другими металлами. Это может произойти независимо от того, являются ли металлы одинаковыми или разными. Сплавы, такие как латунь и бронза, часто выбираются для подшипников, втулок и других приложений скольжения из-за их стойкость к истиранию, а также другим формам механического истирания.
Истирание - это адгезионный износ, который вызывается микроскопическим переносом материала между металлическими поверхностями во время поперечного движения (скольжения). Это часто происходит, когда металлические поверхности соприкасаются, скользят друг относительно друга, особенно при плохой смазке. Это часто происходит в приложениях с высокой нагрузкой и низкой скоростью, но также и в приложениях с высокой скоростью и очень небольшой нагрузкой. Заедание - распространенная проблема при формовке листового металла, подшипниках и поршнях двигателей, гидроцилиндров, пневмодвигателей и многих других промышленных операции. Истирание отличается от выдолбления или царапания тем, что включает в себя видимый перенос материала, когда он адгезивно вытягивается (механически раскалывается ) с одной поверхности, оставляя его прилипшим к другой в виде приподнятого комка (галл). В отличие от других форм износа, истирание обычно не является постепенным процессом, а происходит быстро и быстро распространяется, поскольку выступающие шишки вызывают еще большее истирание. Это часто может происходить в винтах и болтах, в результате чего резьба заедает и вырывается из крепежа или отверстия. В крайних случаях болт может заклинивать без снятия резьбы, что может привести к поломке крепежа или поворачиванию инструмента. Резьбовые вставки из закаленной стали часто используются в таких металлах, как алюминий или нержавеющая сталь, которые могут легко истираться.
Истирание требует двух свойств, общих для большинства металлов: сцепления за счет металлическое соединение притяжения и пластичность (способность деформироваться без разрушения). На склонность материала к истиранию влияет пластичность материала. Обычно затвердевшие материалы более устойчивы к истиранию, тогда как более мягкие материалы того же типа будут истирать легче. На склонность материала к образованию галлов также влияет конкретное расположение атомов, потому что кристаллы, расположенные в виде гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки, обычно допускают перенос материала в большей степени, чем объемно-центрированный кубический (BCC). Это связано с тем, что гранецентрированный кубик имеет большую тенденцию к образованию дислокаций в кристаллической решетке, которые являются дефектами, которые позволяют решетке сдвигаться или "поперечное скольжение", что делает металл более склонным к истиранию.. Однако, если металл имеет большое количество дефектов упаковки (различие в последовательности укладки между атомными плоскостями), он будет менее склонен к поперечному скольжению на дислокациях. Следовательно, сопротивление материала истиранию обычно определяется его энергией дефекта упаковки. Материал с высокой энергией дефекта упаковки, такой как алюминий или титан, будет намного более подвержен истиранию, чем материалы с низкой энергией дефекта упаковки, такие как медь, бронза. или золотой. Напротив, материалы со структурой гексагональной плотноупакованной (HCP) и высоким отношением c / a, такие как сплавы на основе кобальта , чрезвычайно устойчивы к истиранию..
Изначально истирание происходит при переносе материала от отдельных зерен в микроскопическом масштабе, которые прилипают или даже прилипают к прилегающей поверхности. Этот перенос может быть улучшен, если один или оба металла образуют тонкий слой твердых оксидов с высокими коэффициентами трения, например, на алюминии или нержавеющей стали. По мере того, как комок растет, он толкает соседний материал и начинает раздвигать его, концентрируя большую часть тепловой энергии трения на очень небольшой площади. Это, в свою очередь, вызывает большую адгезию и нарастание материала. Локализованное тепло увеличивает пластичность заделанной поверхности, деформируя металл, до тех пор, пока комок не прорвется через поверхность и не начнет вспахивать большие количества материала с зазорованной поверхности. Методы предотвращения истирания включают использование смазок, например консистентной смазки и масла, покрытий с низким коэффициентом трения и тонкопленочных отложений, таких как дисульфид молибдена или нитрид титана, и увеличение поверхностной твердости металлов с использованием таких процессов, как цементирование и индукционная закалка.
В технических науках и в других технических аспектах широко распространен термин истирание. Влияние ускорения в зоне контакта между материалами было математически описано и коррелировано с проявленным механизмом трения, обнаруженным в дорожках во время эмпирических наблюдений за явлением истирания. Из-за проблем с предыдущими несовместимыми определениями и методами испытаний, более совершенные средства измерений в координации с более глубоким пониманием задействованных механизмов трения привели к попытке стандартизировать или переопределить термин истирание для обеспечения более общего использования. ASTM International сформулировал и установил общее определение технического аспекта явления истирания в стандарте ASTM G40: «Истирание - это форма повреждения поверхности, возникающая между скользящими твердыми телами, отличающаяся микроскопическими, обычно локализованными, шероховатостями. и создание выступов (например, комков) над исходной поверхностью ».
Когда две металлические поверхности прижимаются друг к другу, начальное взаимодействие и точки сопряжения имеют вид выступов или высокие точки, найденные на каждой поверхности. Неровность может проникнуть через противоположную поверхность при сходящемся контакте и относительном движении. Контакт между поверхностями вызывает трение или пластическую деформацию и вызывает давление и энергию в небольшой области, называемой зоной контакта.
Повышение давления увеличивает плотность энергии и уровень тепла в деформированной области. Это приводит к усилению адгезии между поверхностями, что инициирует перенос материала, нарастание заедания, рост комков и образование выступов над исходной поверхностью.
Если комок (или выступ перенесенного материала на одну поверхность) вырастает до нескольких микрометров, он может проникнуть в противоположный поверхностный оксидный слой и вызвать повреждение нижележащего материала. Повреждение сыпучего материала является предпосылкой для пластического течения, которое обнаруживается в деформированном объеме, окружающем комок. Геометрия и скорость куска определяют, как текущий материал будет перемещаться, ускоряться и замедляться вокруг куска. Этот поток материала имеет решающее значение при определении контактного давления, плотности энергии и развиваемой температуры во время скольжения. Таким образом, математическая функция, описывающая ускорение и замедление текущего материала, определяется геометрическими ограничениями, выведенными или заданными контуром поверхности куска.
Если соблюдаются правильные условия, такие как геометрические ограничения комка, накопление энергии может вызвать явное изменение в контакте материалов и пластических свойствах; обычно это увеличивает адгезию и силу трения, необходимую для дальнейшего движения.
При трении скольжения увеличенное сжимающее напряжение пропорционально увеличению потенциальной энергии и температуры в зоне контакта. Причинами накопления энергии во время скольжения может быть уменьшение потерь энергии вдали от зоны контакта из-за небольшой площади поверхности на границе поверхности и, следовательно, низкой теплопроводности. Другая причина - энергия, которая постоянно нагнетается в металлы и является продуктом ускорения и давления. Вместе эти механизмы позволяют постоянно накапливать энергию, вызывая повышенную плотность энергии и температуру в зоне контакта во время скольжения.
Процесс и контакт можно сравнить с холодной сваркой или сваркой трением, потому что холодная сварка не является действительно холодной, а точки плавления показывают повышение температуры и энергии. плотность, полученная из приложенного давления и пластической деформации в зоне контакта.
Истирание часто обнаруживается между металлическими поверхностями, где произошел прямой контакт и относительное движение. Формовка листового металла, изготовление резьбы и другие промышленные операции могут включать движущиеся части или контактные поверхности из нержавеющей стали, алюминия, титана и других металлов, у которых естественное развитие внешнего оксидного слоя посредством пассивации увеличивает их коррозионную стойкость, но делает их особенно восприимчивыми к истиранию.
В металлообработке, включающей резку (в основном токарную и фрезерную), истирание часто используется для описания явления износа, возникающего при резке мягкого металла. Рабочий материал переносится на резак и образует «комок». Образовавшаяся глыба изменяет поведение контакта между двумя поверхностями, что обычно увеличивает адгезию, сопротивление дальнейшему резанию и из-за создаваемых вибраций может быть слышно как отчетливый звук.
Истирание соединений алюминия часто бывает причиной поломки инструмента. Алюминий - пластичный металл, что означает, что он относительно легко обладает способностью к пластическому течению, что предполагает относительно стабильную и большую пластичную зону.
Высокая пластичность и текучесть материала можно рассматривать как общую предпосылку чрезмерного переноса материала и истирания, поскольку нагрев трением тесно связан со структурой пластичных зон вокруг проникающих предметов.
Истирание может происходить даже при относительно низких нагрузках и скоростях, потому что это реальная плотность энергии в системе, которая вызывает фазовый переход, который часто приводит к увеличению переноса материала и более высокому трению.
Как правило, существуют две основные системы трения, которые влияют на адгезионный износ или истирание: контакт с твердой поверхностью и контакт со смазкой. Что касается предотвращения, они работают по-разному и предъявляют разные требования к структуре поверхности, сплавам и кристаллической матрице, используемым в материалах.
В контакте с твердой поверхностью или в условиях без смазки начальный контакт характеризуется взаимодействием между неровностями и проявлением двух разных видов притяжения: когезионная поверхностная энергия или молекулы соединяются и сцепляются с две поверхности вместе, особенно если они разделены измеримым расстоянием. Прямой контакт и пластическая деформация порождают другой тип притяжения за счет образования пластической зоны с текущим материалом, где индуцированная энергия, давление и температура позволяют связываться между поверхностями в гораздо большем масштабе, чем когезионная поверхностная энергия.
В металлических соединениях и формовании листового металла неровности обычно представляют собой оксиды, а пластическая деформация в основном состоит из хрупкого разрушения, что предполагает очень небольшую пластическую зону. Накопление энергии и температуры низкое из-за прерывистости механизма разрушения. Однако во время первоначального контакта неровностей с неровностями частицы износа или кусочки неровностей прилипают к противоположной поверхности, создавая микроскопические, обычно локализованные шероховатости и выступы (фактически, комки) над исходной поверхностью. Перенесенные частицы износа и комки проникают в противоположный поверхностный слой оксида и вызывают повреждение лежащего под ним сыпучего материала, продвигая его вперед. Это обеспечивает непрерывную пластическую деформацию, пластическое течение, а также накопление энергии и температуры. Предотвращение переноса адгезивного материала достигается с помощью следующих или аналогичных подходов:
Смазываемый контакт предъявляет другие требования к структуре поверхности используемых материалов, и основная проблема заключается в сохранении толщины защитной смазки и во избежание пластической деформации. Это важно, поскольку пластическая деформация повышает температуру масла или смазочной жидкости и изменяет вязкость. Любой возможный перенос материала или образование выступов над исходной поверхностью также уменьшит способность сохранять защитную толщину смазки. Правильная толщина защитной смазки может поддерживаться или поддерживаться за счет следующих факторов:
