автослесарное дело. Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального
 Скачать 6.72 Mb.
|
|
Рис. 147. Схема финишной антифрикционной безабразивной обработки В шарнирных соединениях для создания избирательного переноса в пластичную смазку добавляют порошки свинца до 15% по массе (свинцоли). Такая добавка способствует образованию защитного слоя из свинца, снижающего воз- можность заедания поверхностей. 316 При выборе подшипников качения предпочтение отдает- ся подшипникам с бронзовым или латунным сепаратором по следующим соображениям. В процессе работы на шари- ки при соприкосновении их с бронзовым сепаратором нати- рается медный слой, который затем переносится и на бего- вые дорожки обеих обойм, наличие защитного медного слоя в паре шарик — беговая дорожка резко снижает усталостное разрушение поверхностей. Объясняется это тем, что в под- шипниках качения нет чистого перекатывания шариков по беговой дорожке обойм. Оно обычно сопровождается про- скальзыванием одной поверхности относительно другой, что вызывает их схватывание и заедание. Это наиболее неблагоприятный момент в работе подшип- ников качения. Смазка и в большей мере защитный медный слой предотвращают схватывание и заедание поверхностей шариков и обойм и снижает величину их износа. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. В чем сущность избирательного переноса? 2. Объяснить образование защитного медного слоя в паре сталь — бронза. 3. Объяснить образование защитного медного слоя в паре сталь — сталь. 4. В каких узлах автомобиля возможно применение избира- тельного переноса при выполнении ремонтных работ? КОРРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ Коррозионным изнашиванием называют процесс разру- шения материалов деталей в результате химического или электрохимического воздействия. Соответственно различа- ют химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия — процесс разрушения материала детали в результате химического воздействия окружающей 317 среды. Процесс развивается как в газовоздушной среде, так и в жидкой. Примером химической коррозии может служить разрушение поршней, клапанов и других деталей двигате- лей внутреннего сгорания в результате взаимодействия ме- таллов с кислородом, сероводородом, сернистым газом. Химический характер имеет и разрушение материалов, ра- ботающих в жидкой среде, не проводящей электрический ток, но способной к химическому взаимодействию с метал- лом (в смазочных материалах). Основным условием возникновения химической корро- зии является отсутствие электропроводящей среды. Соблю- дается это условие в парах цилиндр — поршень, клапан — седло клапана и др. Интенсивность химического коррозион- ного разрушения зависит от химической активности среды, коррозионной стойкости материалов, температуры среды. Электрохимическая коррозия возникает в результате воз- действия на материал детали электропроводящей среды — электролита. Разрушение металлов происходит в результате действия микрогальванических пар, при котором положи- тельно заряженные ионы металлов Me + (анод) переходят в электролит, имеющий отрицательный заряд (катод) (рис. 148). На поверхности металла образуются каверны, коррози- онные язвы. Рис. 148. Схема электрохимического процесса 318 В качестве электролита служат вода, водные растворы кислот и щелочей и др., в качестве анода — детали машин, например днище автомобиля, крылья и др. Наиболее интенсивно процесс электрохимической корро- зии протекает, когда электролит находится в капельном со- стоянии. Этим обстоятельством объясняется быстрый вы- ход из строя днища и корпуса автомобилей. Электрохимической коррозии подвергаются металлы и сплавы, находящиеся в разнородном или разнонапряженном состояниях. Более нагруженные участки выступают в роли анода, менее нагруженные — катода. Разрушение металла происходит при перетекании ионов металла из более нагру- женной зоны (анода) в менее нагруженную (катод). В анод- ной зоне появляются несплошности в виде точечных разъе- даний или коррозионных трещин. Процесс коррозионного разрушения усиливается при знакопеременном нагружении узлов машин. Этим объясня- ется быстрое разрушение сварных соединений рам автомо- билей. В данном случае анодом служит переходная зона свар- ного шва, катодом — основной металл. Коррозионные тре- щины зарождаются в переходной зоне и обычно являются причиной разрушения сварных соединений рам автомоби- лей. При ремонте рам устранение трещин производится с по- мощью сварки, при этом сварные швы должны выполнять- ся по разработанной технологии с соблюдением режимов сварки. Для предупреждения зарождения трещин после свар- ки сварные швы должны быть подвергнуты термической об- работке для выравнивания структур металла шва и основно- го металла, а также снятия внутренних напряжений. На интенсивность электрохимического коррозионного изнашивания оказывает влияние конструктивное исполне- ние деталей и узлов машин. Коррозионное изнашивание в большей мере развивается в щелях зазора металлических 319 деталей, застойных зонах узлов машин (щелевая коррозия). Образующиеся продукты коррозии оказывают распирающее действие (клиновой эффект) в щелях и зазорах, чем и вызы- вается более ускоренное разрушение узлов. Для предотвра- щения щелевой коррозии на стадии производства и ремонта машин необходимо исключить условия, способствующие ее возникновению. Коррозионное изнашивание в процессе работы деталей проявляется в виде повреждений, возникающих как в повер- хностном слое, так и под ним. Наружные повреждения су- ществуют в различных формах: в виде отдельных пятен; многочисленных мелких язв и раковин; как поверхностных трещин, так и пронизывающих насквозь материал детали. Часто коррозионные повреждения развиваются под сло- ем металла в виде трещин или нитей, расположенных по границам зерен или по зонам сплавления в сварных соеди- нениях (ножевая коррозия) и др. Этот вид коррозии пред- ставляет особую опасность, так как до разрушения не прояв- ляет внешних признаков. При выполнении ремонтных работ на автомобиле защи- та от коррозии зависит от форм ее проявления. Защита днищ, крыльев и корпуса автомобиля от корро- зии производится за счет применения защитных лакокрасоч- ных покрытий, нанесенных по соответствующей технологии. Перспективным методом повышения противокоррозион- ных средств является увеличение доли деталей из пластмасс и металлов повышенной коррозионной стойкости (алюми- нированный лист — для глушителей, покрытие — цинкоме- талл — для кузовов, крепежный металл). В процессе эксплуатации машин необходимо удалять продукты коррозии, влаги и загрязнений, проверять состоя- ние защитных покрытий, а при необходимости их восста- навливать. 320 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Показать сущность коррозионного изнашивания. 2. Описать механизм химической коррозии. 3. Описать механизм электрохимической коррозии. 4. Указать детали и узлы автомобиля, подверженные коррозионному изнашиванию. 5. Каково состояние поверхностей, подверженных коррозии? 6. Описать способы защиты деталей и узлов автомобиля от коррозии. ИЗНАШИВАНИЕ ПРИ ФРЕТТИНГ-КОРРОЗИИ Фреттинг-коррозия — это процесс разрушения плотно контактирующих поверхностей пар трения при их колеба- тельных перемещениях с малыми амплитудами. В условиях изнашивания при фреттинг-коррозии работают большинство узлов автомобиля. Сюда относятся сопряжения деталей, выполненных по посадке с натягом, рабочие поверх- ности шпоночных и шлицевых соединений, заклепочные со- единения, сайлент-блоки верхних и нижних рычагов и др. Механизм процесса изнашивания при фреттинг-коррозии представим на примере работы сопряжения вал — втулка в посадке с натягом. Передача вращения от одной детали к другой осуществляется за счет упругого контакта между ра- бочими поверхностями. Из-за неровностей поверхностей фак- тический упругий контакт происходит не по всей площади, а по отдельным участкам (рис. 149, а). В процессе работы металл в области участков соприкос- новения окисляется, чему в значительной мере способству- ют упругие колебания и микроперемещения, возникающие при передаче крутящего момента (рис. 149, б). Окисление металла в зоне контакта снижает его упругие свойства, уменьшается величина натяга, теряется прочность 321 Рис 149. Механизм процесса изнашивания металлических поверх- ностей при фреттинг-коррозии сопряжения. На поверхности контакта после изнашивания при фреттинг-коррозии видны мелкие язвы, пятна от окис- лов. Такое же состояние имеют и трущиеся поверхности шпо- ночных и шлицевых соединений, заклепочных сопряжений и др. Из числа средств борьбы с фреттинг-коррозией можно выделить следующие: уменьшение величины микропереме- щений, снижение сил трения, замена внешнего трения на внутреннее. В посадках с натягом уменьшение величины микропере- мещений достигается применением разгружающих выточек на валу (рис. 150). Часть упругих микроперемещений в зоне контакта га- сится микродеформацией металла в зоне выточки. Снижение сил трения в шпоночных и шлицевых соеди- нениях производится за счет уменьшения коэффициента тре- ния при использовании твердых смазок на основе парафина, свинцовых белил и их смесей с дисульфидом молибдена. Уменьшение повреждений от фреттинг-коррозии дости- гается также повышением твердости одной из деталей. При 322 увеличении твердости стали уменьшается взаимное внедре- ние деталей, что снижает интенсивность изнашивания. За- калка и азотирование — полезны, хромирование — нежела- тельно, так как на хромированной поверхности плохо задер- живается смазочный материал. Колебания передних колес при движении по неровнос- тям дороги передаются парам трения верхний рычаг — ось, нижний рычаг — ось, совершающим при этом колебатель- ное вращение с малыми амплитудами. Установка между ними подшипников скольжения или качения не дает эффек- та, так как рабочие поверхности будут работать в условиях фреттинг-коррозии и смазка их малоэффективна. Значительно большая долговечность достигается установ- кой между осью и втулкой нижнего или верхнего рычага ре- зинометаллического шарнира — сайлент-блока (рис. 151, а). Наружная втулка (1) впрессовывается во втулку рычага, внутренняя — напрессовывается на ось. При такой конструк- ции резинометаллического шарнира колебания передних ко- лес гасятся деформацией резинового кольца (3), т. е. проис- ходит замена внешнего трения между осью и рычагом внут- ренним трением резинового элемента. Подобная конструкция шарнира в виде резинового баш- мака применяется в креплениях рессор автомобилей. Концы Рис. 150. Разгрузочная канавка на валу 323 Рис 151 а. Резинометаллический шарнир рессоры закрепляются в таких вкладышах. Удлинение рес- соры при ее прогибе компенсируется деформацией резины (рис. 151, б). Достоинства замены внешнего трения внутренним тре- нием резинового элемента состоят в том, что отсутствует изнашивание от внешнего трения, отпадает необходимость Рис 151 б. Рессора, закрепленная в резиновом башмаке 324 в смазывании трущихся поверхностей, упрощается обслужи- вание, уменьшается масса, амортизируются удары и т. д. В упругих карданах помимо смягчения ударов при рез- ком увеличении крутящего момента происходят гашение виб- раций, демпфирование крутильных колебаний. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. В чем сущность изнашивания при фреттинг-коррозии? 2. В каких деталях и узлах автомобиля имеет место данный вид изнашивания? 3. Описать состояние поверхности после изнашивания при фреттинг-коррозии. 4. Описать механизм износа в посадках с натягом. 5. Назвать методы борьбы с фреттинг-коррозией. 6. Как повысить долговечность подвески передних колес? Поломка деталей машин При выполнении ремонтных работ из-за поломки дета- лей, узлов и агрегатов автомобилей разрушенные детали меняют на новые. Такая простая замена не может быть эф- фективной, пока не будут найдены и устранены причины поломки. В противном случае вновь установленная деталь не отрабатывает положенного ресурса времени и ремонт мож- но считать некачественным. С достаточно высокой степенью вероятности причину по- ломки можно определить по состоянию поверхностей изло- ма разрушившейся детали. Известно, что разрушение не про- исходит одновременно по всему сечению детали. Оно начи- нается в определенном месте, откуда распространяется по «телу» детали. Следовательно, причину необходимо искать в месте начала процесса разрушения. 325 Место начала разрушения и его характер устанавливают- ся при визуальном осмотре. При дефектации детали внимательно осматриваются поверхности излома и отмечаются их особенности. Вначале осматривают все части разрушившейся детали в неочищенном виде. Обращают внимание на наличие следов удара на поверхности детали вблизи зоны разрушения, оце- нивают цвет излома. Так, наличие следов краски или тем- ный цвет окисленного металла в изломе указывают на то, что в работу была установлена заведомо бракованная деталь, т.е. имеющая трещины в «теле» до ее эксплуатации. Для получения более полной информации о причинах разрушения поверхность излома очищают от ржавчины и других загрязнений с помощью растворителей, например керосина, при этом нежелательно применение металличес- ких щеток. При очистке деталей из алюминия и его сплавов нельзя использовать щелочи, так как они вызывают растрес- кивание поверхности. При визуальном осмотре составляется рисунок излома, на который наносят характерные особенности строения. К их числу относятся: • различие в величине зерен по сечению; • наличие характерных линий в виде рубцов, лучей или концентрических окружностей; • общий наклон поверхности излома по отношению к оси детали; • волокнистое или зернистое (кристаллическое) строе- ние излома; • цвет излома (матовый или блестящий). Весьма важно обратить внимание на поверхность, при- легающую к излому. Загнутость краев («шейка») указывает на пластическую деформацию металла детали перед ее раз- рушением. Поверхность излома в этом случае имеет мато- вый цвет и волокнистое строение. 326 Выявленные при визуальном осмотре особенности стро- ения поверхности излома объясняются следующим образом. Любое разрушение начинается с появления одной тре- щины или сетки трещин. Трещина, по которой произошло разрушение, называется магистральной. Если магистраль- ная трещина проходит по слиянию нескольких трещин, то в изломе появляются лучи, рубцы, веерообразно расходящие- ся из зоны начала разрушения (рис. 152). На поверхности детали вблизи излома обычно имеют место трещины, пред- шествующие разрушению. Рис. 152. Строение излома при образовании магистральной трещины По мере развития трещины скорость ее распространения возрастает. Установлено, что чем больше скорость роста тре- щины, тем грубее поверхность излома. Следовательно, в ме- сте начала разрушения шероховатость будет меньше, чем в конце. Это обстоятельство является одним из признаков, по- зволяющих определить место начала разрушения. В зоне конца разрушения поверхность излома очень час- то представляет собой ступенчатые вырывы металла. При наличии на детали концентратора напряжений в виде трещин различного происхождения, коррозионных изъязв- лений и др. разрушение происходит по концентратору на- 327 пряжений. Важно знать, что в этом случае пластическая де- формация металла вблизи излома отсутствует, а сам излом не имеет загнутости краев (рис. 153, б). Возможная причина разрушения — наличие дефекта. Поверхность имеет метал- лический блеск и кристаллическое строение. Загнутость краев детали в месте разрушения появляется в результате пластической деформации (утонения) металла, что обычно вызывается перегрузкой при однократном нагру- жении. Поверхность излома имеет матовый цвет и волокни- стое строение, что объясняется смятием зерен при пласти- ческой деформации металла в зоне разрушения (рис. 153, а). Рис. 153. Разрушение детали при различных видах деформации: а — разрушение с пластической деформацией; б — разрушение по концентратору напряжений Наклон поверхности излома указывает на направление действия сил в момент разрушения. Верхняя часть излома является местом начала разрушения (рис. 154). Рис. 154. Определение места начала разрушения по наклону излома относительно оси детали 328 При движении трещины в листовом прокате при его раз- рушении на поверхности излома иногда появляются следы в виде острых углов, вершины которых указывают на место начала разрушения (рис. 155). Рис. 155. Признаки места начала разрушения: а — схема разруше- ния; б — шевронный излом кольца подшипника из стали ШХ15 329 По состоянию поверхностей все изломы можно разде- лить на: • хрупкие; • усталостные; • пластичные (вязкие). Каждому виду разрушения соответствуют определенные причины, вызвавшие его появление. Хрупкие изломы характеризуются следующими особен- ностями: • нет загнутости краев вблизи излома, что связано с от- сутствием пластической деформации в месте разруше- ния; • поверхность изломов имеет кристаллическое строение и металлический блеск; • по излому наблюдаются две зоны, из которых одна с мелкой шероховатостью, другая — с грубой. Четкого разделения между зонами обычно нет (рис. 156). Хрупкие изломы указывают на то, что причиной разру- шения является наличие концентраторов напряжений. Само разрушение в этом случае происходит по концентратору на- пряжений без пластической деформации. Концентраторами напряжений служат: • трещины любого происхождения (термические, свар- ные, усталостные и др.); • расслоение металла; • ступенчатый переход от одного размера детали к друго- му; • глубокие риски после механической обработки, резьба; • коррозионные изъязвления; • охрупчивание металла, вызванное сваркой, термичес- кой обработкой, гальваническими напряжениями и др. Местом начала разрушения служит фокус зоны с мел- кой шероховатостью. Конец разрушения располагается во второй зоне с грубой шероховатостью (рис. 156 б, в). Данный вид излома часто имеет место в деталях автомо- биля. Так, разрушение сварных соединений рамы может быть 330 |