Verschleißarten: Klassifizierung und Merkmale des Verschleißes

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Unter Verschleiß versteht man die allmähliche Zerstörung der Reibflächen verschiedener Paare. Es gibt viele Arten von Verschleiß. Sie haben verschiedene Gründe. Eines haben sie jedoch alle gemeinsam – die Partikel werden vom Grundmaterial getrennt. Dies führt zu einer Störung des Betriebs der Mechanismen und kann in anderen Fällen zu deren Ausfall führen. Die Lücken in den Fugen nehmen zu, die Landungen beginnen infolge der Bildung eines erheblichen Spiels zu schlagen. In diesem Artikel werden die wichtigsten Arten von Verschleiß besprochen, ihre Eigenschaften und ihre allgemeine Klassifizierung angegeben.

Merkmale des abrasiven Verschleißes

Ein Schleifmittel ist ein fein verteiltes Material natürlichen oder künstlichen Ursprungs mit einer beträchtlichen Härte, die ausreicht, um andere weniger harte Materialien zu zerkratzen.

Art der Oberflächenabnutzung, bei der es zu einer Zerstörung der Struktur und Integrität der Oberflächenschicht kommtDie Wechselwirkung mit festen Mikropartikeln wird als Abrasiv bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass für diese Art der Zerstörung die Reibungsgeschwindigkeit sehr hoch sein muss (mehrere Meter pro Sekunde). Bei längerem Betrieb kommt es jedoch schon bei geringeren Drehzahlen und Spannkräften zur Zerstörung.

Die Rolle von abrasiven Substanzen können sowohl feste Objekte (feste Phasen von Stählen und Legierungen) als auch sich bewegende Fremdpartikel sein, die in die Kontaktzone von Reibflächen (Sand, Staub und andere) gefallen sind.

Folgende Faktoren beeinflussen das Ausmaß des abrasiven Verschleißes und dessen Intensität:

• Ursprungsart der Schleifpartikel;
• Mechanismus Betriebsumgebung (Grad der Aggressivität);
• Werkstoffeigenschaften von Reibpaarungen;
• Stoßbelastungen;
• Temperaturanzeiger und viele andere.

Abrieb mit harten Partikeln (Körner)

Diese Art von mechanischem Verschleiß tritt auf, wenn Schleifkörner mit Metall oder anderem Material in Kontakt kommen. Der Härteindex solcher Partikel übersteigt den Härteindex des Metalls selbst erheblich. Dies führt zu Materialverformungen der Reibpaarungen, Ermüdungsspannungen und Oberflächenabrieb.

Wenn der Mechanismus unter häufig wechselnden Belastungen arbeitet, wird die Wirkung der schädlichen Wirkungen des Schleifmittels verstärkt. In diesem Fall hinterlässt das Schleifkorn nicht nur Spuren, sondern auch Dellen auf der Metalloberfläche.

Mit zunehmendem Anteil des Schleifmittels wird dieabrasiver Verschleiß. Die Schleifkörner sind sehr hart, aber gleichzeitig spröde. Daher können große Körper in kleinere zermahlen werden.

Merkmale des oxidativen Verschleißes

Diese Art von Verschleiß tritt auf, wenn sich auf der Oberfläche reibender Teile ein lockerer Oxidfilm bildet, der durch Reibung schnell von der Oberfläche entfernt wird. Die meisten technischen Materialien neigen dazu, bei erhöhten Temperaturen an der Luft zu oxidieren. Daher unterliegen Mechanismen, die ohne Schmierung und ohne Kühlsystem arbeiten, dieser Art von Verschleiß von Teilen.

Je größer die Zerstörungsgeschwindigkeit der Oxidschicht und je größer die Geschwindigkeit ihrer Bildung, desto intensiver der Verschleiß der Oberflächen.

Diese Art von Verschleiß ist typisch für Scharnier- und Bolzenverbindungen, verschiedene Aufhängungsmechanismen und eigentlich für alle Einheiten, die ohne Schmierung arbeiten.

Mit zunehmender Reibungsgeschwindigkeit steigt die Temperatur der Reibflächen. Dies führt zur Intensivierung destruktiver Prozesse. Eine Erhöhung der Stoßbelastung hat einen ähnlichen Effekt.

Verschleiß durch plastische Verformung

Diese Art des Verschleißes von Maschinenteilen ist typisch für hochbelastete Aggregate. Sein Wesen liegt in der Veränderung der geometrischen Formen des Produkts unter dem Einfluss erheblicher Belastungen.

Es ist am typischsten für Keil- und Keilverbindungen sowie für Gewinde, Stifte usw.

ÄhnlichAuch in Getriebegelenken können Verformungen auftreten. Und sie müssen nicht schnell sein. Ausschlaggebend ist hier die Belastung.

Solche Verformungen treten häufig an Schienen und Rädern von Schienenfahrzeugen auf. Um vorzubeugen, ist es notwendig, rechtzeitig Vorbeugung und Untersuchung von Strukturelementen zu organisieren.

Verschleiß durch Absplittern

Die vorgestellte Einteilung der Verschleißarten ist nicht vollständig, wenn wir den sogenannten Verschleiß durch Abplatzungen aus den Augen verlieren. Sein Wesen ist wie folgt. Unter erschwerten (möglicherweise sogar extremen) Betriebsbedingungen unterliegen die Oberflächenschichten von reibenden Teilen Struktur- und Phasenumwandlungen. Die Gründe sind in verschiedenen Fällen erhöhte Temperaturen, Heiz- und Kühlbedingungen, hoher Druck und andere. Die Eigenschaften der resultierenden Schichten unterscheiden sich deutlich von denen des Ausgangsmaterials. Diese Phasen sind in der Regel spröde und brechen unter Belastung.

So bilden sich auf Stahl und Gusseisen beim Reiben ohne Schmierung die charakteristischen weißen Streifen. Diese Bereiche können auch mit einer Lösung von Salpeter- oder Flusssäure in Alkohol nicht geätzt werden. Fachleute auf dem Gebiet der Metallkunde nennen diese Formation eine weiße Schicht. Es hat eine ziemlich hohe Rockwell-Härte und ist sehr spröde. Ein Labor führte eine Phasen- und Strukturanalyse der weißen Schicht durch. Es stellte sich heraus, dass es sich um eine mechanische Mischung aus Martensit und Zementit handelt. Es enthält auch eine kleine Menge Ferrit. Das letzte was überhaupt drin istklein und kann die Härte nicht verringern.

Die Bildung (Synthese) dieses Stoffes geht mit dem Auftreten schädlicher innerer Zug- und Druckkräfte einher. Wenn die Vektoren der inneren Spannungen mit äußeren Belastungen des Teils zusammenfallen, bilden sich auf seiner Oberfläche im Bereich der weißen Schicht kleine Risse. Diese Mikrorisse sind Spannungskonzentratoren und -akkumulatoren, was zu einem Sprödbruch des gesamten Produkts führt.

Wearing by Fetting Corrosion

Dieser Prozess findet auf Oberflächen statt, die in engem Kontakt miteinander stehen. Der Grund sind Schwankungen. Zu beachten ist, dass die Werkstoffe der Körper der Reibpaarung sehr unterschiedlich sein können (Metall-Metall oder Nicht-Metall-Metall).

Dieses Phänomen tritt bereits bei minimalen Körperverschiebungen (ca. 0,025 Mikrometer) auf.

Durch Schwankungen entstehen auf den Oberflächen Korrosionsherde, die wachsen und zur Zerstörung der Oberflächenschicht führen.

Verschleiß durch Vibrationskavitation

Diese Art von Verschleiß tritt auf, wenn Produkte in einem flüssigen Medium betrieben werden. Es kann jedoch auch auftreten, wenn ein Flüssigkeitsstrahl auf einen Teil einer Maschine oder eines Mechanismus trifft. Die Physik des Prozesses ist wie folgt. Der Flüssigkeitsdruck an der Phasengrenze (zwischen Flüssigkeit und Festkörper) sinkt, was zum Auftreten sogenannter Kavitationsblasen führt. Die Intensität dieses Verschleißes hängt vom Luftgeh alt der Flüssigkeit und vom Außendruck ab.

Eine Schallschwingung kann als Katalysator dienen. Besonders schädlich sind dabei Schwingungen des Ultraschallspektrums. Sehr oft tritt ein solches schädliches Phänomen in den reibenden Teilen von Verbrennungsmotoren auf. Untersuchungen zeigen, dass Schallkavitation drei- bis viermal schneller verschleißt als Reibung.

Verschleiß durch thermische Rissbildung

Dieses Problem ist typisch für die Räder von Eisenbahnwaggons und Lokomotiven. Während der Fahrt des Zuges muss der Fahrer oft langsamer werden. Dadurch rutschen die Räder und erhitzen sich. Beim Hochfahren kühlt die Reibfläche ziemlich schnell ab. Eine solche Temperaturwechselbeanspruchung führt zur Bildung vieler Risse auf der Radoberfläche. Dies beschleunigt den Verschleiß des Produkts erheblich. Derzeit werden speziell legierte Stähle für die Herstellung von Eisenbahnrädern verwendet. Aber früher wurde Stahl von gewöhnlicher Qualität verwendet. In vielen Zügen werden heute noch alte Räder verwendet, daher ist dieses Problem immer noch relevant.

Möglichkeiten zum Umgang mit thermischen Rissen

Die wirksamste Maßnahme gegen thermische Risse ist eine intensive Kühlung. Hierfür können spezielle Öle und Fette verwendet werden. Bei Eisenbahnrädern ist diese Maßnahme aus naheliegenden Gründen nicht geeignet. In diesem Fall können Sie mit der chemischen Zusammensetzung des Materials spielen und eine unter diesem Gesichtspunkt günstigere Stahlsorte wählen. Bestimmte Sorten von legierten Stählen haben einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten. Und diese Eigenschaft kann vorteilhaft genutzt werden.

EinigeVerschleißmerkmale durch Erosion

Betrachtet man die Reibungs- und Verschleißarten, dürfen wir den sogenannten Erosionsverschleiß nicht aus den Augen verlieren. Vereinfacht ausgedrückt ist dies die Zerstörung von Oberflächen unter Umwelteinflüssen.

In der Technik bezeichnet dieser Begriff die Zerstörung der Oberflächen von Maschinenteilen und mechanischen Baugruppen unter dem Einfluss von Umwelteinflüssen. Solche Einflussfaktoren umfassen Luft- und Flüssigkeitsströmungen, Dampf oder verschiedene Gase. Verschleißursache ist nach wie vor Reibung. Nur in diesem Fall wirken keine abrasiven Partikel, sondern Gas- oder Flüssigkeitsmoleküle auf die Oberfläche.

Während dieses Vorgangs treten Mikrorisse auf. Flüssigkeits- und Dampfmoleküle dringen unter hohem Druck in sie ein und tragen zur Zerstörung aller Oberflächenschichten von Produkten bei.

Flüssigkeit oder Dampf können auch Schleifpartikel in Suspension enth alten. In diesem Fall führt eine solche Mischung zu abrasiv-erosiver Zerstörung und Verschleiß.

Ermüdungsverschleiß und seine Eigenschaften

Verschleißarten und Geometrieverletzungen sind sehr vielfältig. Viele Probleme für Konstrukteure und Maschinenbauingenieure werden durch Ermüdungsabplatzungen der Oberflächen von Teilen verursacht. Diese "Krankheit" ist sehr heimtückisch. Das Phänomen des Ermüdungsabplatzens tritt bei Teilen auf, die lange Zeit unter wechselnden Belastungsbedingungen betrieben werden. Dies ist eine charakteristische "Krankheit" der Getriebegelenke.

Diese Verschleißart geht mit der Entstehung von Rissen an der Oberfläche und deren Durchdringung einhertief in das Produkt. Auf einer unbedeutenden Fläche entsteht ein ganzes Netzwerk solcher Mikrorisse. Unter dem Einfluss von Drücken und Temperaturen platzen kleine Metallteile vom Hauptkörper ab und fallen ab. Eine wichtige Rolle spielt dabei Schmiermittel (Öl), das in Mikrorisse eindringt und die Zerstörung fördert.