CHARAKTERYSTYCZNE USZKODZENIA MASZYN I NARZDZI

Transkrypt

1 CHARAKTERYSTYCZNE USZKODZENIA MASZYN I NARZDZI

2 ZAGADNIENIA Opis mikroskopu metalograficznego i sposób przygotowania zgładów Podstawowe wiadomoci o korozji Trybologiczne procesy zuywania maszyn i narzdzi, oraz odkształcenia plastyczne Ciepło w procesie skrawania, oraz zuycie narzdzi do pracy na gorco Literatura

3 KOROZJA Korozja to proces niszczcy metali i ich stopów pod wpływem chemicznego, elektrochemicznego lub fizykochemicznego oddziaływania z otaczajcym makro i mikrorodowiskiem, co doprowadza do uszkodzenia korozyjnego majcego negatywny wpływ na własnoci metali.

4 Rodzaje zniszcze korozyjnych RÓWNOMIERNA WEROWA MIDZYKRYSTALICZNA SELEKTYWNA NAPRENIOWA i ZMCZENIOWA

5 KOROZJA RÓWNOMIERNA To przede wszystkim rdzewienie elaza i matowienie (utlenianie powierzchniowe) np. srebra, niklu. Miano równomiernej korozja zyskała dziki równomiernemu rozprzestrzenianiu si na całej powierzchni metalu powodujc zmniejszenie jego gruboci Szybko korozji równomiernej wyraaj jednostki liniowe (np. cal/rok - ipy), lub wagowe ubytki metalu (mg/dm2 dzie - mdd)

6 Rys. 1 Przykład korozji równomiernej

7 Rys. 2 Przykład korozji równomiernej

8 KOROZJA WEROWA Grupa lokalnego oddziaływania korozyjnego, która charakteryzuje si zmienn szybkoci korozji na pewnych obszarach powierzchni Oddziaływanie ograniczone do stosunkowo małych obszarów powierzchni Głboko korozji tego typu mona wyrazi za pomoc współczynnika korozji werowej, czyli stosunku najwikszej głbokoci werów do redniego, liniowego ubytku korozyjnego masy danej próbki.

9 Rys. 3 Schemat korozji werowej

10 KOROZJA MIDZYKRYSTALICZNA To korozja lokalna, która posuwa si w głb metalu, po granicach ziaren, pozostawiajc w miejscach zniszczonego metalu produkty korozji, powodujc obnienie jego cigliwoci, jak i własnoci wytrzymałociowych, Metal moe wyglda na zupełnie niezniszczony, jednak na skutek jego wewntrznego osłabienia pka przy obcieniach mechanicznych i uderzeniach, Jedna z najgro niejszych korozji.

11 KOROZJA SELEKTYWNA (PARTING) Parting to proces, w którym korozji ulega jeden lub wicej składników stopu i w wyniku tego tworzy si porowata pozostało, która zachowuje swój pierwotny kształt, Dotyczy zwykle stopów metali szlachetnych (złotosrebro, złoto-mied ), Jest wykorzystywana w celu oczyszczania powierzchni złota.

12 KOROZJA NAPRENIOWA I ZMCZENIOWA Pknicie transkrystaliczne lub midzykrystaliczne pod wpływem korozji napreniowej powstaje wtedy, gdy metal jest naraony na specyficzne rodowisko korozyjne i jednoczenie jest poddawany stałemu napreniu rozcigajcemu, Natomiast korozja zmczeniowa zachodzi przy powtarzajcych si, lub zmiennych napreniach metalu znajdujcego si w rodowisku agresywnym - objawia si ona pkniciami w okrelonych miejscach.

13 PODZIAŁ KOROZJI ZE WZGLDU NA RODOWISKO

14 Korozja gazowa Jest to proces, który najczciej zachodzi w podwyszonych temperaturach, w atmosferze suchych gazów, Warstwy utworzone na metalach w wysokiej temperaturze s tlenkami, które s produktami reakcji metalu z tlenem, Zabezpieczanie przed korozj gazow realizuje si za pomoc: stosowania powłok ochronnych (np. cynkowanie), ochronnych atmosfer gazowych, wytwarzania aroodpornych stopów.

15 Korozja w elektrolitach Zachodzi w obecnoci wody (wilgoci), zarówno naturalnej, jak i roztworów wodnych. Korozja w nieelektrolitach Zachodzi w obecnoci agresywnych zwizków organicznych, które nie posiadaj wyra nego przewodnictwa elektrycznego (ropa naftowa, oraz jej pochodne z du zawartoci siarki).

16 Korozja atmosferyczna Jest to najbardziej powszechny rodzaj korozji, przebiegajcy w atmosferze, albo w atmosferze wilgotnego gazu. Czynnikiem decydujcym o agresywnoci korozji jest wilgo wzgldna, W celu zwalczania tego rodzaju korozji powstało wiele metod, z czego najwaniejsz i najczciej stosowan jest ochrona za pomoc powłok ochronnych.

17 Korozja ziemna (glebowa) Powstaje przy agresywnym udziale gleby. Korozyjno gleby okrela głównie jej oporno elektryczna, Szczególnie czsto korozja ziemna jest widoczna w miejscach zetknicia si warstwy gliny z gleb o wikszym rozmiarze czstek, Anod w tych ogniwach jest odcinek rury lub kabla stykajcy si z glin, katod odcinek stykajcy si z piaskiem lub wirem.

18 Elektrokorozja Powstajca przy udziale przepływajcego prdu i rónicy potencjałów od ródła zewntrznego. Korozja kawitacyjna Powstajc w specyficznych warunkach agresywnego działania uderzeniowego (np. przewody cieczowe, pompy wirnikowe, uderzenia wody w rub okrtow). Rys. 4 Sito skorodowane kawitacyjnie

19 Korozja biologiczna Jest wywołana produktami wydzielanymi przez drobnoustroje w wyniku ich procesów yciowych. Erozja korozyjna Powstaje w wyniku jednoczesnego oddziaływania ciernego rodowiska agresywnego. Przykładami erozji korozyjnej moe by np.: niszczenie panewki lizgowego łoyska smarowanego zasiarczonym olejem. Korozja kontaktowa Tworzy si w wyniku kontaktu dwóch metalowych elementów konstrukcyjnych, posiadajcych róne potencjale elektrochemiczne (np. złcza wystpujce w karoseriach samochodowych).

20 TRIBOLOGICZNE PROCESY ZUYWANIA MASZYN I NARZDZI ORAZ ODKSZTAŁCENIA PLASTYCZNE I PKANIE

21 Podstawy nauki o materiałach Rys. 5 Podział trybologicznych procesów zu ycia Badania materiałów in ynierskich metodami Copyright by L.A. Dobrza ski, IMIiB, Gliwice 2005

22 Zuycie cierne Zuycie cierne jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej ciał współpracujcych ze sob w procesie tarcia w wyniku skrawajcego, bruzdujcego, rysujcego i cinajcego oddziaływania nierównoci powierzchni, czstek ciał obcych (cierniwa) lub produktów zuycia, Zuycie cierne powstaje głównie przy tarciu suchym, ale równie wystpowa moe przy wystpowaniu smarów (maszyny pracujce w rodowisku duego pylenia), Objawami tego rodzaju cierania s rysy powstałe na powierzchni równoległej do kierunku tarcia.

23 Zuycie adhezyjne Zjawisko adhezyjne jest to zjawisko niszczenia warstwy wierzchniej ciał współpracujcych w procesie tarcia w wyniku powstania i rozrywania połcze adhezyjnych, mikrozgrzelin i mikro spoin tworzcych si midzy wierzchołkami nierównoci współpracujcych elementów, Zuycie adhezyjne polega na powstawaniu, midzy wierzchołkami nierównoci przeciwległych powierzchni, połcze adhezyjnych oraz ich natychmiastowym zrywaniu (szczepianie).

24 Zuycie przez utlenianie Ten rodzaj zuycia powstaje w wyniku niszczenia warstwy powierzchniowej poprzez powstawanie ubytków, W procesie tarcia tworz si tlenki (tlen absorpcjuje na powierzchni tarcia), które s pó niej usuwane w wyniku tarcia,

25 Zuycie gruzełkowe (Pitting) Pitting to uszkodzenie powierzchniowej warstwy elementu mechanizmu, np. koła zbatego, w wyniku wielokrotnych zmian napre działajcych na niego w układzie, Polega na powstawaniu miejscowych ubytków materiału w elementach bdcych w ruchu tocznym lub toczno-lizgowym pod wpływem działania cyklicznych obcie i wpływów (zarówno fizycznych jak i chemicznych) substancji smarujcej.

26 Zuycie ostrza okrela si za pomoc parametrów geometrycznych ostrza Starcie powierzchni natarcia, Starcie powierzchni przyłoenia, Szerokołobka zuycia na powierzchni natarcia, Głbokołobka zuycia na powierzchni natarcia, Ubytek ostrza w kierunku długoci trzonka, Wysoko starcia powierzchni przyłoenia.

27 FAZA 1 - nó ostry Rys. 6

28 FAZA 2 - nó przytpiony (nadajcy si do ostrzenia) Rys. 7

29 FAZA 3 - nó całkowicie stpiony Rys. 8

30 Rys. 9 Przykład stpienia piły tarczowej

31 ródła ciepła w procesie skrawania praca odkształce plastycznych i dekohezji materiału zuywana na tworzenie wióra (Q1) praca sił tarcia na powierzchni natarcia (Q2) praca sił tarcia na powierzchni przyłoenia (Q2) praca odkształce plastycznych, które poprzedzaj polizg i przenikaj do warstwy wierzchniej (Q4) Ciepło unoszone przez wiór (Qw) Ciepło przejmowane prze ostrze narzdzia (Qn) Ciepło przewodzone do materiału obrabianego (Qm) Ciepło unoszone do atmosfery otoczenia, bd przejmowane przez płyn obróbkowy (Qa) Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = Qw + Qn + Qm + Qa

32 Natenie strumieni cieplnych (a przez to warto temperatur w analizowanych obszarach) zaley przede wszystkim od: Przewodnoci cieplnej materiałów, Pojemnoci cieplnej materiałów obrabianego i narzdziowego, Sposobu chłodzenia, Parametrów skrawania, z których najwikszy wpływ wykazuje prdko skrawania.

33 Podstawy nauki o materiałach Rys. 10 Zmiana procentowego rozkładu strumieni cieplnych Badania materiałów in ynierskich metodami Copyright by L.A. Dobrza ski, IMIiB, Gliwice 2005

34 ZMCZENIE CIEPLNE! " # $ %#!! & #'!(!)

35 ZUYCIE CIERNE W PODWYSZONEJ TEMPERATURZE Zachodzi w podwyszonej temperaturze przy udziale duych nacisków powierzchniowych, niekorzystnych warunkach smarowania, a take przy jednoczesnym oddziaływaniu cyklicznych obcie cieplnych i mechanicznych, W procesie zuycia ciernego w podwyszonej temperaturze wyróni mona trzy nastpujce etapy:

36 ETAP 1 Zetknicie i współdziałanie mechaniczne obszarów powierzchni trcych, które s pocztkowo pokryte warstw tlenków, ETAP 2 Styk czystego metalu z powierzchni narzdzia, ETAP 3 Niszczenie połcze adhezyjnych elementów wyniku ruchu pary trcej elementów metalowych,