Види дефектів відновлюваних деталей

Найбільш поширені дефекти відновлюваних деталей поділяються на три основні групи: знос, механічні пошкодження і хіміко-теплові пошкодження. Знос деталей машин детальніше розглядається в курсі триботехніки. У різних галузях застосовують специфічні класифікації дефектів відновлюваних деталей.

Деякі деталі мають декілька робочих поверхонь, що працюють в різних умовах. По поверхні, що найбільше зношується, або найбільш імовірній ознаці руйнування ці деталі слід віднести до тієї групи, по якій лімітується термін служби деталі.

Деталі з таких груп можна поділити на класи з метою встановлення граничного зносу і обґрунтування способів відновлення. Більшість (70 %) основних зношених деталей, що піддаються відновленню, працюють в сполученнях типу вал - підшипник.

Для якісної візуальної оцінки ступеня пошкодження зношених поверхонь при терті ковзання використовують наступні поняття.

Натир - ділянка поверхні тертя, що відрізняється за кольором від прилеглих ділянок і сприймає найбільший тиск. Натир може бути світлим (результат згладжування мікронерівностей поверхні або утворення найдрібніших рисок у напрямі ковзання) і темного кольору (результат місцевого підвищення температури і утворення оксидних плівок). Натири може утворюватися і при інших видах зношування.

Задир - утворення у результаті схоплювання помітної неозброєним оком борозни з відтисненням матеріалу, як в сторони, так і по напряму ковзання. Може утворитися і група борозен.

Заїдання - найбільш важка форма прояву схоплювання. Утворюються широкі і глибокі борозни з нерівними краями, що іноді зливаються; присутні крупні нарости; можливе оплавлення поверхні. Може відбутися повне заклинювання деталей. Заїдання спостерігається в тяжконавантажених підшипниках ковзання і зубчастих зачепленнях, рідше - в підшипниках кочення; у золотникових парах, шарнірних з’єднаннях, деталях циліндропоршневої групи двигунів, в напрямних верстатів і інших машин, різьбових з’єднаннях і інше.

До механічних пошкоджень відносяться тріщини, пробоїни, риски, викришувування, обломи, вигини, вм’ятини і скручування.

Тріщини утворюються в результаті дії значних місцевих навантажень, ударів і перенавантажень. Вони можуть виникнути в найбільш навантажених місцях рам, блоків, корпусів коробок передач і інших корпусних деталей різних механізмів. Тріщини часто виникають на чавунних деталях і на деталях, виготовлених з листового матеріалу (крила, капоти, облицювання і тому подібне). Можлива поява також втомних тріщин в найбільш напружених частинах і елементах деталей (тривала дія знакозмінних навантажень). Тріщини теплового походження виникають в перемичках гнізд клапанів головок циліндрів і інших теплонапружених деталях.

Пробоїни з’являються в результаті ударів різних предметів про поверхню тонкостінних деталей (стінки блоку циліндрів, крила, капоти, корпуси коробок передач і редукторів і ін.).

Тріщини і пробоїни в стінках блоків і головках, а також в радіаторах можуть виникнути при замерзанні охолоджуючої рідини.

Риски (ряд рисок) на робочих поверхнях деталей частіше утворюються унаслідок забруднення мастила або абразивної дії чужорідних частинок.

Викришування - дефект, що характерний для поверхонь деталей, підданих хіміко-термічній обробці (поверхні зубчастих коліс коробок передач, зубчасті муфти), з’являється унаслідок динамічних ударних навантажень в процесі експлуатації. Викришування можуть виникати і в результаті втомних навантажень, наприклад, викришування бабітового шару на вкладках підшипників шатунів і колінчастого валу, на бігових доріжках кілець кулькових підшипників, на профілях зубів коліс і ін.

Поломки виникають при сильних ударах об деталь і часто спостерігаються на литих деталях. Можуть також виникати в результаті втоми металу.

Вигини і вм’ятини характеризуються порушенням форми деталей і відбуваються в результаті ударних навантажень. Такі дефекти з’являються на рамах машин, різних валах, балках передніх мостів автомобілів, тягах, а також деталях, виготовлених з листового металу.

Скручування деталей виникає від дії великого крутного моменту. До скручування схильні різні вали, піввісі і інші деталі.

Хіміко-теплові пошкодження деталей в порівнянні з іншими пошкодженнями зустрічаються рідше і виникають зазвичай в результаті складних взаємодій за тяжких умов експлуатації машин. До них відносяться: викривлення, корозія, раковини, утворення нагару і накипу, електроерозійне руйнування і інше.

Викривлення деталей відбувається в результаті дії високих температур (частіше при порушенні правил експлуатації машин), що призводять до виникнення структурних змін і великих внутрішніх напружень. Прикладом може служити викривлення головок циліндрів автотракторних двигунів.

Корозія - процес руйнування металів унаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх з корозійним середовищем. Основним видом корозії устаткування є електрохімічна. Можлива суцільна (рівномірна і нерівномірна) і місцева корозія.

Суцільна корозія виявляється в поступовому зменшенні первинної товщини елементів посудин, апаратів і машин. Швидкість корозії можна заздалегідь розрахувати, використовуючи дані по корозійній стійкості конструкційних матеріалів в конкретних технологічних середовищах.

Місцева (вибіркова) корозія охоплює окремі ділянки поверхні деталей машин і апаратів. Основними причинами її появи є як внутрішні чинники (непостійність структури і властивостей матеріалу, стан поверхні, неоднорідний напружений стан в елементах конструкції і інше), так і зовнішні чинники, визначені, перш за все умовами взаємодії металу з середовищем (температура, тиск, час, умови контакту, склад корозійного середовища і інше).

Одним з видів руйнування є також корозійна втома і розтріскування. Корозійна втома виникає при одночасній дії циклічних розтягуючих напружень та агресивного середовища і обумовлена значним зниженням межі витривалості в цих специфічних умовах у порівнянні з межею витривалості цих металів на повітрі. Корозійне розтріскування спостерігається при одночасній дії корозійного середовища і зовнішніх або внутрішніх розтягуючих напружень з утворенням транскристалітних або міжкристалітних тріщин.

На схильність до утворення корозійних тріщин істотно впливають середовище, тиск і температура, фізико-хімічні властивості металу, величина і характер розподілу розтягуючих напружень і тому подібне Корозійне розтріскування низьковуглецевих і низьколегованих сталей спостерігається в лужних розчинах, особливо при температурах вище 40 °С. В цьому випадку розтріскування відбувається при розтягуючих напруженнях, близьких до межі текучості. У зварних з’єднаннях тріщини утворюються найчастіше в зоні максимальних залишкових напружень, в дефектах форми шва і в приошовной зоні, тобто в тих місцях, де є структурно-хімічна неоднорідність і неоднорідність пружнопластичної деформації.

Різноманітність умов експлуатації обумовлює різні види зношування робочих поверхонь деталей машин і апаратів. Для устаткування характерними видами зношування є абразивне, корозійно-механічне, гідроабразивне, гідроерозійне, кавітаційне і інші.

Раковини (вигорання) утворюються в результаті місцевих температурних дій на поверхні деталі, наприклад, раковини на конічних поверхнях (фасках) випускних клапанів і ін.

Нагар утворюється в результаті взаємодії сильно нагрітих газів і продуктів згорання палива і олив на поверхнях деталей. Утворений нагар погіршує умови теплопередачі і в деяких випадках призводить до перегріву деталей і утворенню на них тріщин.

Накип на стінках сорочки блоку виникає в результаті використання в системі охолоджування двигунів води з малорозчинними у воді солями магнію і кальцію та механічними домішками. Електроерозійне руйнування виникає в результаті дії на поверхню деталей іскрових розрядів. Електрони, що вилітають з катода, вибивають з поверхні анода частинки металу, які переносяться на катод. Такі пошкодження виникають на електродах свічок, на контактах електричних приладів (переривники, розподільники, магнето і ін.), на колекторах генераторів та стартерів і інше.

Ряд деталей і елементів машин зношуються і руйнуються по маловивчених закономірностях. Так, деякі пластмасові деталі, що витримують високі навантаження і що добре працюють навіть в умовах недостатнього змащування, не витримують тривалої дії сонячних променів.

Мають місце і інші несправності, пов’язані із зниженням тих або інших експлуатаційних властивостей деталей. Так, пружини, ресори, торсіонні вали, поршневі кільця унаслідок динамічних навантажень і теплової дії без видимих зовнішніх пошкоджень втрачають пружність, порушуючи тим самим нормальну роботу агрегату, і часто викликають повну втрату працездатності машин. Якорі генераторів змінного струму і роторів магнето в результаті струсів, ударів, підвищеного нагріву можуть втрачати намагніченість і порушувати нормальну роботу машини в цілому.

Дефекти (несправності) деталей машин по імовірності їх появи можна розділити на три види: залежні, рівноможливі і незалежні (або випадкові).

Поява однієї із залежних несправностей обов’язково викличе появу іншої залежної несправності або супроводжуватиме останньою.

Рівноможливі несправності виникають без закономірного зв’язку між ними. Але кожна з них окремо повинна з’явитися на деталі обов’язково (закономірно). Імовірності появи таких несправностей приблизно рівні.

Випадкові несправності виникають незалежно від інших несправностей деталі. Вони носять випадковий характер і при експлуатації деталей можуть і не виникати.

По характеру виникнення залежні і рівноможливі несправності можуть бути результатом природного зношування, а випадкові - результатом тільки аварії.

Граничні зноси деталей. Одним з критеріїв необхідності ремонту сполучених деталей є їх граничний знос, при якому подальша нормальна робота цих сполучень неможлива. Посадки сполучених деталей поділяють на три основні групи: 1) посадки вільні або посадки руху, які забезпечують при складанні гарантований зазор в сполученні і такі, що працюють в умовах рідинного тертя, 2) посадки перехідні, такі, що забезпечують при складанні зазор або натяг і працюють в умовах граничного тертя; 3) посадки нерухомі або пресові, такі, що забезпечують при складанні гарантований натяг в сполученні і працюють в умовах, коли одна деталь щодо іншої нерухома. Допустимі розміри, зазори і натяги визначають окремо для кожної групи посадок.