Главная Обратная связь

Дисциплины:






Причины и последствия изменения технического состояния



К процессам изменения параметров технического состояния (ТС) конструктивных элементов (КЭ) автомобиля, обусловленных их работой, относятся: изнашивание, пластические деформации и прочностные разрушения, остаточные деформации, усталостные разрушения, коррозия и старение материалов.

Изнашивание – это процесс разрушения или отделения материала с поверхности детали при трении.

Износ – результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (например, в мкм).

Изнашивание поверхностей деталей возникает под действием трения и зависит от материалов деталей, качества обработки их поверхностей, нагрузки, скорости относительного перемещения поверхностей, их температур и, самое важное – качества и количества смазочного материала. В зависимости от количества и свойств смазки между трущимися поверхностями различают трение сухое, граничное (полусухое, полужидкостное) и жидкостное. При сухом трении смазочный материал между трущимися поверхностями практически отсутствует. При этом наблюдается механическое зацепление микронеровностей и молекулярное взаимодействие поверхностей в зонах контакта.

При жидкостном трении контакта трущихся поверхностей вообще не должно быть, равно как и их изнашивания. Согласно гидростатической теории смазки пусть даже без непосредственного контакта незначительный износ поверхностей все же наблюдается в результате физико-химических, в том числе и электростатических процессов, возникающих между трущимися поверхностями, и контакта их со смазочным материалом.

1. Механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий.

1.1 Абразивное изнашивание проявляется вследствие попадания между трущимися поверхностями так называемых абразивных частиц. Эти частицы имеют большую твердость, чем твердость поверхности трения, пластически деформируют поверхность трения, образуя на них риски и царапины. Абразивные частицы попадают между поверхностями трения деталей вместе с атмосферным воздухом, топливом, смазочным материалом, техническими жидкостями или образуются из продуктов изнашивания. Абразивное изнашивание в автомобиле являются доминирующим. Происходит, например, в поршневых узлах, парах скольжения, шкворневых соединениях и т.д.

1.2 Изнашивание при пластическом деформировании сопровождается изменением макрогеометрических размеров детали без потери массы под действием передаваемой нагрузки и под влиянием сил трения, что сопровождается перемещением металлов в сторону скольжения. По пластическому механизму происходит изнашивание резьбовых соединений, вкладышей подшипников скольжения, различных втулок и т.д.

1.3 Изнашивание при хрупком разрушении заключается в том, что поверхностный слой трущихся деталей в результате трения и деформирования (чаще многоциклового) подвергается интенсивному наклепу, становится хрупким и разрушается. Этот вид изнашивания первоначально происходит по механизму предыдущего вида изнашивания, но характерен более высокими нагрузками в контакте трения, что и приводит к образованию наклепа и последующему разрушению поверхностей деталей уже с потерей массы. Самый характерный пример – изнашивание беговых дорожек подшипников качения.



1.4 Усталостное изнашивание (“питтинг”) заключается в образовании на поверхности трения усталостных трещин под действием повторных знакопеременных сил. Впоследствии микротрещины растут и выкрашиваются. При этом росту трещин и выкрашиванию в них материалов способствует смазка, работающая по механизму расклинивания. Этот вид изнашивания наиболее характерен для трущихся поверхностей газораспределительного механизма (ГРМ), зубчатых передач и т.д.

2. Молекулярно-механическое изнашивание происходит в результате молекулярного взаимодействия трущихся поверхностей. Часто наблюдается при недостатке смазки, больших нагрузках, температурах и скоростях скольжения.

2.1 Изнашивание схватыванием (схватывание первого рода). Заключается в микросваривании участков трущихся поверхностей, после последующего их взаимного перемещения возникшая связь разрушается.

2.2 Адгезионное (тепловое) изнашивание (схватывание второго рода). Первые этапы идентичны предыдущему виду изнашивания, а далее схватывание контактирующих поверхностей разъединяется не в месте сваривания, а происходит с переносом части одного металла на поверхность другого (адгезия металла). При более жестких условиях трения трущиеся сварившиеся металлы вообще могут не разъединиться, что приводит к заклиниванию или полной потере подвижности контактирующих деталей. Результаты это вида изнашивания легко наблюдать, например, на шейках коленчатого вала, зеркале цилиндра и т.д. Часто заклинивают поршни в двигателях, коленчатые валы и пр.

3. Коррозионно-механическое изнашивание. Это механическое изнашивание, усиленное явлениями коррозии.

3.1 Окислительное изнашивание. Под действием химически агрессивных сред (вода, неорганические и органические кислоты) на трущихся поверхностях образуются оксиды металлов. Износостойкость оксидов существенно ниже износостойкости основных металлов. После выработки оксидов металлы оголяются и опять окисляются. В результате общий износ поверхностей деталей интенсифицируется. Данный вид изнашивания наблюдается на всех трущихся поверхностях деталей автомобиля, контактирующих с агрессивными средами – детали ЦПГ двигателя, шарниры систем автомобиля и т.д.

3.2 Фреттинг-коррозионное изнашивание характерно для поверхностей трущихся деталей, подверженных, помимо окисления, вибрациям, т.е. колебаниям с высокой частотой и малой амплитудой. Частицы оксидных пленок при этом не только истираются, но и отделяются (осыпаются) с поверхностей, таким образом, увеличивается износ металлов. Продукты окисления к тому же являются абразивными частицами, интенсифицирующими абразивное изнашивание. Фреттинг-коррозия наблюдается в соединениях больших корпусных деталей, например в местах прилегания фланцев блока цилиндров и картера сцепления. Другой типичный пример – поверхности контакта вкладышей шеек коленчатого вала и постелей в картере двигателя.

4. Эрозионное изнашивание заключается в вырывании частиц материалов деталей с поверхностей, омываемых газами с высокой температурой и скоростью. Примеры – поверхности деталей камер сгорания двигателей (в первую очередь поршней и головок цилиндров), поверхности выпускных клапанов. Подвидом эрозионного изнашивания является электроэрозионное изнашивание. Заключается в вырывании частиц металлов с поверхностей в результате воздействия дуги электрического разряда. Примеры – в контактах системы зажигания.

5. Кавитационное изнашивание происходит при омывании твердого тела жидкостью. Обусловлено местными изменениями давлений и температур. Например, в двигателях этому виду изнашивания подвержены внешние поверхности мокрых гильз цилиндров, лопастей водяного насоса и т.д.

Рисунок 5.3 - Диаграмма изнашивания деталей автомобилей

На рисунке 5.3 символами показаны: I-период приработки (Iа - начальная приработка, Iб - окончательная приработка); II-период стабильного или нормального изнашивания (IIа - с замедленной скоростью, IIб - с увеличенной скоростью); III-период предельного изнашивания (IIIа - ускоренного изнашивания до критического износа, IIIб - изнашивание после критического износа); - угол, характеризующий наклон касательной к графику, характеризующий темп изнашивания; Ин - начальный износ; Икр - критический износ.

По условиям, в которых происходит коррозия автомобилей, различаются следующие виды коррозии:

· газовая (в камерах сгорания на фасках тарелок выпускных клапанов, выпускной трубе, в глушителе и т.п.);

· в неэлектролитах (в топливной и масляной системах);

· атмосферная (в естественных условиях хранения, транспортировки и эксплуатации автомобиля);

· в электролитах (в местах задержки влаги в карманах кузова);

· структурная (в местах кузова автомобиля, подвергнутых газоплазменной или электрической сварке, в результате которых возникает неоднородность состава металлов);

· щелевая (в узких щелях и зазорах под действием разности рН-среды или различного содержания кислорода в электролите);

· под напряжением (на поверхности деталей, агрегатов и конструкций, находящихся под напряжением);

· при трении (в узлах трения при наличии коррозионной среды, сопровождается коррозионно-механическим износом);

· биологическая (протекает при участии продуктов, выделяемых микроорганизмами).

Коррозия кузова автомобиля при несвоевременной защите металла, рассматриваемая как совместный результат химической и электрохимической коррозии, проходит в следующей последовательности:

· подслойная коррозия развивается под лакокрасочным покрытием;

· шелушение и вспучивание в поврежденных коррозией местах;

· сквозная коррозия кузова, особенно на стыках;

· растрескивание сварных швов в местах соединений деталей пола, порогов, крыльев и попадание, как следствие, влаги, пыли и грязи в салон кузова;

· появление трещин в усилителях, лонжеронах и поперечинах с потерей жесткости кузова;

· деформация дверных проемов из-за потери жесткости стоек и порогов кузова;

· нарушение взаимного расположения агрегатов шасси автомобиля, приводящее к нарушению управляемости и равномерности торможения колес;

· повреждение металлических трубопроводов тормозного привода вследствие потери жесткости в основании кузова из-за коррозии мест крепления;

· механические повреждения пола кузова в местах крепления амортизаторов, рессор и других узлов автомобиля в результате коррозии мест их крепления, особенно при резком торможении и движении по пересеченной местности.

 





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...