Разрушения или поломки деталей горнотранспортных машин

Разрушение (поломка) детали – всякий протекающий в материале или на его поверхности процесс, приводящий к отклонению свойств детали от технических условий, т.е. деталь не может выполнять заданные функции.

Разрушенным можно назвать изделие, которое утратило в результате более или менее длительного использования свои служебные характеристики. Разрушение детали проявляется в виде излома.

Излом - полное разрушение материала детали в результате растяжения, сжатия, изгиба, кручения или сложнонапряженно­го состояния. В зависимости от характера приложения нагрузки к детали разделяют изломы при однократном нагружении и усталостные из­ломы. Возникают изломы при чрезмерном увеличении напряжений в материале детали, которые превосходят предел текучести или предел прочности. Разрушение деталей горных машин происходит при их взаимодействии с твердыми, жидкими и газообразными телами.

Наиболее характерными видами разрушений деталей машин являются: вязкое или пластичное разрушение; хрупкое разрушение; усталостное разрушение и разрушение с признаками пластичного, хрупкого и усталостного разрушения.

Вязкое или пластичное разрушение детали происходит в результате приложения к детали нагрузок, превышающих предел текучести материала.

При вязком разрушении деталь может быть не поломана, но иметь измененную геометрическую форму (может быть скрученной, изогнутой, выгнутой и т.д.) с заметными следами сдвига материала, т.е. деформированной.

Деформация – результат действия внутренних напряжений в объеме детали, приводящих к изменению размеров и (или) формы детали, и (или) взаимного расположения поверхностей.

Развитие вязкого разрушения происходит сравнительно с малой скоростью, но при напряжениях, превышающих расчетный предел текучести материала.

Наличие пластической деформации при вязком разрушении придает вязкому излому волокнистое строение.

Хрупкое разрушение детали происходит в результате приложения к детали нагрузок, превышающих расчетный предел прочности материала детали.

Хрупкий излом проходит, как правило, через зону расположения на детали концентратора напряжений (риски, задиры, галтели и т.д.)

Для хрупкого излома характерна неровная поверхность с крупно или мелкозернистым строением структуры материала, а также наличием скосов на изломе. Наличие скоса или скос больших размеров на хрупком изломе указывает место долома детали, т.е. окончание разрушения. И, наоборот, участок с малым скосом (а чаще всего без него) обычно примыкает к фокусу излома. Фокус излома – это зона, с которой начинается разрушение. Фокус излома располагается, как правило, у какого-либо концентратора напряжений или дефекта.

Дефект (по ГОСТ 15467 – 79) – это каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. Дефекты бывают явные, скрытые, малозначительные, значительные и критические.

В ряде случаев о характере разрушения – хрупкое или вязкое – судят по степени пластической деформации детали, предшествующей разрушению детали. Если степень пластической деформации больше 5%, то разрушение вязкое, если меньше – то хрупкое. Обычно хрупкие изломы встречаются в результате действия высоких нагрузок при аварийных перегрузках.

Усталостное разрушение детали наступает при приложении к ней знакопеременных нагрузок, изменяющихся по величине и по времени.

На усталостном изломе можно выделить две зоны: а) зону зарождения (очаг разрушения) и развития микротрещины; б) зону окончательного разрушения (долома детали).

Первая зона развивается, как правило, от очага (концентратора напряжений, дефекта) разрушения и представлена неровной, гладкой или блестящей стенкой микротрещины. Последнее объясняется тем, что стенки микротрещины трутся микровыступами и происходит сглаживание их. Чем медленнее идет развитие трещины, тем более гладкой, как бы полированной, получается стенка микротрещины. Если трещина развивалась относительно быстро, при малом числе циклов, то поверхность излома по такой трещине мене гладкая, матовая и зернистая.

Вторая зона, зона долома детали, имеет характерные признаки как хрупкого, так и вязкого разрушения. Так, зона долома может иметь либо кристаллическую поверхность, показывающую, что окончательное разрушение носило хрупкий характер, либо волнистую, указывающую на то, что окончательное разрушение было вязким.

Таким образом, на усталостном изломе можно установить очаг разрушения, зону развития микротрещины и зону долома.

В горных машинах чаще всего проявляется совместное действие различных видов износа с последующим разрушением.