Защита деталей машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Водородное изнашивание

Водородное изнашивание зависит от концентрации водорода в поверхностных слоях трущихся деталей. Он выделяется из материалов пары трения или из окружающей среды (смазочного материала, топлива, воды и др.) и ускоряет изнашивание. Водородное изнашивание обусловлено следующими процессами, происходящими в зоне трения:

интенсивным выделением водорода при трении в результате трибодеструкции водородсодержащих материалов, создающей источник непрерывного поступления водорода в поверхностный слой стали или чугуна;

адсорбцией водорода на поверхностях трения;

диффузией водорода в деформируемый слой стали, скорость которой определяется градиентами температур и напряжений, что создает эффект накопления водорода в процессе трения;

особым видом разрушения поверхности, связанного с одновременным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне деформирования и эффектом накопления водорода.

Существует два основных вида изнашивания поверхностей стальных и чугунных деталей под воздействием водорода:

- изнашивание диспергированием;

- изнашивание разрушением

Сущность водородного изнашивания в том, что при трении двух тел максимальная температура образуется не на поверхности тел, а на некоторой глубине. Это создает условия при которых водород под действием температуры диффундирует вглубь поверхности, там концентрируется и вызывает охрупчивание поверхностных слоев, а следовательно, усиливает изнашивание.

Область проявления водородного изнашивания весьма обширна. Практически все трущиеся поверхности стальных и чугунных деталей содержат повышенное количество водорода и, следовательно, подвержены повышенному изнашиванию. Наличие в воздухе паров воды создает благоприятные условия для водородного изнашивания. Водородное изнашивание может быть вызвано не только водородом, который образуется при трении, но и водородом, который может образоваться при различных технологических процессах. При выплавке чугуна в доменном процессе из влаги дутья образуется водород, который и попадает в металл. При термической обработке, например в результате азотирования (при диссоциации аммиака), выделяющийся водород диффундирует в сталь и т.д.

Методы уменьшения и предупреждения водородного изнашивания

1. При выборе материалов для узлов трения необходимо учитывать степень их наводороживания и охрупчивания. Введение в сталь меди, хрома, ванадия, титана снижает проникновения в нее водорода.

Холоднодеформированная сталь может поглотить в 1000 раз больше водорода, чем отожженная. Водородная хрупкость проявляется в основном в сталях ферритного класса. В закаленных и слабоотпущенных сталях хрупкое разрушение может быть даже при ничтожно малом количестве водорода.

Необходимо, где возможно, исключать из узлов трения полимеры, способные к быстрому разложению и выделению водорода.

2. В смазывающие жидкости полезно вводить ингибиторы проникновения водорода (кремний и органические соединения, содержащие несколько атомов хлора). Механизм их действия: при электролизе ионы водорода разряжаются на внешней поверхности ионов - в результате нарушается непосредственный контакт ионов водорода с поверхностью катода.

3. Водородное изнашивание можно снизить удалением из зоны контакта веществ, способствующих проникновению водорода: селен, сурьму и др.

2. Зазоры в сочленениях. Защита пар трения от загрязнений

При работе трущиеся детали нагреваются, претерпевают тепловые деформации, что приводит к изменению формы и величины зазоров и натягов в сопряжениях. Учет температурных деформаций при конструировании деталей узлов трения и компоновке машины сводится к правильному назначению зазоров в сопряжениях и разработке мер для возможно меньшего искажения конфигурации поверхностей трения в рабочем состоянии.

Многие машины и механизмы работают в запыленной или загрязнен - ной среде; в узлы трения попадают абразивные частицы. На открытые поверхности трения технологических машин возможно попадание окалины, ржавчины, металлической или иной стружки, а в числе абразивных частиц - весьма твердых окислов алюминия.

Попадание горячей стружки способствует образованию окислов железа на направляющих станков; к серьезным повреждениям сопряженных поверхностей ведет защемление стружки между подвижной и неподвижной направляющими. Вредно действуют на поверхности трения влага, жидкое топливо и агрессивные среды.

Абразивное действие производят продукты износа, остающиеся на поверхностях трения или попадающие на них вместе с поступающим маслом.

Хорошая защита поверхностей трения от загрязнения является важным средством длительного сохранения деталей и узлов в рабочем состоянии.

Направляющие металлорежущих станков при надлежащей защите сохраняют, например, следы шабрения или шлифования по истечении 8…1О лет непрерывной работы. Наряду с этим смазывание поверхностей при работе в запыленной атмосфере в отсутствие зашиты во много раз усиливает изнашивание, так как к таким поверхностям прилипает абразив.

Способы защиты поверхностей трения от загрязнения определяются назначением механизма или машины, конструкцией узла, условиями эксплуатации, требованиями к кинематической точности и другими факторами. Защиту от загрязнения можно подразделить на защиту открытых узлов трения; герметизацию закрытых корпусов в местах выхода валов или других подвижных деталей; очистку смазывающего масла; удаление загрязнений из топлива, смазки, воздуха а также газов и жидкостей, поступающих во внутренние полости машины.

Защиту направляющих технологических машин осуществляют при помощи: скребков, укрепляемых на торцах движущихся деталей; щеток - обтирателей, служащих также для удержания и лучшего распределения смазки; щитков; щелевых уплотнений; перематывающихся лент, телескопических щитков и защитных чехлов.

Пылестружкоприемники и эксгаустеры, устанавливаемые для отсоса из зоны обработки хрупкой стружки, абразивной и металлической пыли и для транспортировки в специальные баки, не только выполняют функции охраны здоровья рабочего, но и защищают механизмы станка от загрязнения.

Защиту ходовых винтов токарно-винторезных станков осуществляют размещением винта полностью под полкой станины, установкой щитка на фартуке, применением защитных кожухов и др. Применение защитных кожухов для нажимных винтов прокатных станов способствовало повышению долговечности в среднем на 25%.Распространены защитные элементы в виде гибких чехлов из водонепроницаемых или маслостойких материалов. Их крепление к деталям производится посредством проволочных или ленточных бандажей; значительно реже прибегают к приклеиванию.

Для защиты подшипников от загрязняющего и корродирующего действия окружающей среды и от утечки масла на выходе валов используют уплотняющие устройства манжетного типа.

Осевое биение вала в манжетных уплотнениях гидросистем ограничивают величиной (0,4…0,5) мм во избежание разрушения уплотняющей кромки манжеты неровностями поверхности вала.

При шероховатости Ra = 0,4…0,6 мкм уплотнения из кожи и резины при окружной скорости вала 18 м/с служат более 12000 ч.

При возможности попадания абразивных частиц в зону контактных уплотнений следует поверхностям трения вала придать наибольшую возможную твердость.

3. Гальванические покрытия поверхностей деталей

водородный изнашивание гальванический

Гальванические покрытия могут обеспечивать повышенную коррозионную стойкость (оцинкованием, хромированием, лужением, свинцеванием), износостойкость трущихся поверхностей (хромированием, железнением), защитно-декоративную функцию отделки поверхности (меднением, никелированием, хромированием, серебрением, золочением, анодированием).

Хромирование увеличивает твердость металлических изделий, сопротивление механическому износу и высоким температурам, придает декоративный вид и светоотражающие свойства. Сами по себе хромовые гальванические покрытия достаточно пористые, поэтому чаще для предотвращения коррозии на изделие наносят несколько слоев, например, медь-никель-хром или никель-медь-никель-хром. Аноды при хромировании используют свинцовые. Свойства хромовых гальванических покрытий сильно зависят от концентрации и температуры электролита, плотности тока. Например, при температуре электролита 35-55 єС покрытие будет блестящим, при 55-80 єС - молочным, ниже 35 єС - матовым. Меняя состав электролитов, можно получить декоративное покрытие (от темно-голубого цвета до темно-синего и даже черного) или износостойкое для обработки деталей двигателей, редукторов и других механизмов.

Цинкование может быть щелочным, слабокислым, цианистым. Цианистое цинкование в последнее время не применяеться в виду его вредности. Цинк хорошо сцепляется с поверхностью других металлов, а со временем на цинковом покрытии образуется тонкая пленка окислов, обладающая прекрасными защитными свойствами. Нанесение цинкового гальванического покрытия с использованием бесцветного и радужного хроматирования обеспечивает изделиям красивый вид и защиту от различных видов коррозии и механических воздействий.

Кадмирование для защиты поверхности металлов все еще широко применяется, хотя в последнее время оно начинает заменяться более дешевым и доступным, и менее вредным цинкованием. По стойкости к атмосферным и химическим факторам между этими металлами нет большой разницы. Для кадмирования изделий применяются, как правило, цианистые электролиты.

Меднение металлических изделий производят в декоративно-защитных целях, для лучшения приработки трущихся деталей, уплотнения зазоров, восстановления изношенных поверхностей и защиты инструмента от искрообразования, а также для создания на поверхности металла токопроводящего слоя с малым сопротивлением. При меднении используются кислые, цианистые или щелочные нецианистые электролиты.

Никелированию подвергаются преимущественно изделия из стали и сплавов, а также меди, латуни, цинка для защиты от коррозии, повышения износостойкости деталей, в защитно-декоративных целях, а также для формирования промежуточного слоя при многослойных покрытиях. Никелевые гальванические покрытия отличаются красивым внешним видом, стойкостью к атмосферным воздействиям, легкостью нанесения на металлические изделия. Для получения матовых и блестящих никелевых покрытий без дополнительной полировки используют разные гальванические ванны. Электролиты для никелирования бывают сернокислые матовые, сернокислые блестящие и редко применяемые в гальваностегии сульфаматные.

Железнение как гальваническое покрытие распространено очень мало. Главным образом оно используется в полиграфической промышленности для покрытия матриц, а в последнее время также при окончательной обработке деталей машин или при ремонте изношенных инструментов. Кроме того, этим способом можно приготовить особо чистое железо для физических и химических исследований. Основным элементом электролита является сернокислое или хлористое железо.

Латунирование - это нанесение на поверхность металлических (главным образом стальных) изделий слоя латуни толщиной в несколько мкм (примерный состав: 70% меди и 30% цинка). Применяется для защиты изделий от коррозии, для обеспечения прочного сцепления стальных и алюминиевых изделий с резиной при горячем прессовании, для создания промежуточного слоя при никелировании или лужении стальных деталей (что более эффективно, чем непосредственное покрытие никелем или оловом). Латунирование - один из способов повышения антифрикционных свойств титана и его сплавов.

Лужение приобретает в промышленности все большее значение, благодаря стойкости олова к коррозии. Применяется чаще всего к железным и стальным деталям.

Список литературы

1. А.В. Чичинадзе, Э.Д. Основы трибологии (трение, износ, смазка) - М.: «Машиностроение», 2001.

2. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность) - М.: «Издательство МСХА», 2001.

3. В.М. Сорокин, А.С. Курников Основы триботехники и упрочнения поверхностей деталей машин - Нижний Новгород, 2006

Размещено на Allbest.ru