Tipos de desgaste: classificação e características do desgaste

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Desgaste é entendido como a destruição gradual das superfícies de atrito de vários pares. Existem muitos tipos de desgaste. Eles são devidos a várias razões. Mas todos eles têm uma coisa em comum - as partículas são separadas do material base. Isso leva a uma interrupção na operação dos mecanismos e, em outros casos, pode causar sua quebra. As lacunas nas articulações aumentam, as aterrissagens começam a bater como resultado da formação de uma folga significativa. Este artigo aborda os principais tipos de desgaste, apresenta suas características e classificação geral.

Características do desgaste abrasivo

Um abrasivo é um material finamente disperso de origem natural ou artificial, com uma dureza significativa suficiente para riscar outros materiais menos duros.

Tipo de desgaste superficial, no qual ocorre a destruição da estrutura e integridade da camada superficial quandointeração com micropartículas sólidas é chamada de abrasivo. Deve-se cancelar que para este tipo de destruição, a velocidade de atrito deve ser muito significativa (vários metros por segundo). Embora com operação prolongada, a destruição ocorre mesmo em velocidades e forças de aperto mais baixas.

O papel das substâncias abrasivas pode ser tanto objetos fixos (fases sólidas de aços e ligas) quanto partículas estranhas móveis que caíram na zona de contato das superfícies de atrito (areia, poeira e outros).

Os seguintes fatores influenciam a quantidade de desgaste abrasivo e sua intensidade:

• natureza de origem das partículas abrasivas;
• ambiente operacional do mecanismo (grau de agressividade);
• propriedades do material dos pares de atrito;
• cargas de impacto;
• indicadores de temperatura e muitos outros.

Abrasão com partículas duras (grãos)

Este tipo de desgaste mecânico ocorre quando grãos abrasivos entram em contato com metal ou outro material. O índice de dureza de tais partículas excede significativamente o índice de dureza do próprio metal. Isso leva à deformação dos materiais de pares de atrito, ocorrência de tensões de fadiga e abrasão superficial.

Se o mecanismo funciona em condições de cargas alternadas frequentes, o efeito dos efeitos nocivos do abrasivo é potencializado. Neste caso, a partícula abrasiva deixa não apenas marcas, mas também amassados na superfície do metal.

Com o aumento da fração da substância abrasiva, odesgaste abrasivo. As partículas abrasivas são muito duras, mas ao mesmo tempo quebradiças. Portanto, corpos grandes podem ser transformados em corpos menores.

Características do desgaste oxidativo

Esse tipo de desgaste ocorre quando uma película de óxido solta aparece na superfície das peças em atrito, que é rapidamente removida da superfície como resultado do atrito. A maioria dos materiais de engenharia tende a oxidar no ar em temperaturas elevadas. Portanto, mecanismos que operam sem lubrificação e sem sistema de refrigeração estão sujeitos a esse tipo de desgaste das peças.

Quanto maior a taxa de destruição do filme de óxido e maior a taxa de sua formação, mais intenso é o desgaste das superfícies.

Este tipo de desgaste é típico para juntas articuladas e aparafusadas, vários mecanismos de suspensão e, de fato, para todas as unidades que operam sem lubrificação.

Com o aumento da velocidade de atrito, a temperatura das superfícies de atrito aumenta. Isso leva à intensificação dos processos destrutivos. Um aumento nas cargas de choque tem um efeito semelhante.

Desgaste por deformação plástica

Este tipo de desgaste das peças da máquina é típico para unidades altamente carregadas. Sua essência está em alterar as formas geométricas do produto sob a influência de cargas significativas.

É mais comum para conexões chaveadas e estriadas, assim como roscas, pinos e assim por diante.

Semelhantetambém podem ocorrer deformações nas juntas das engrenagens. E eles não precisam ser rápidos. A carga é o fator chave aqui.

Frequentemente tais deformações aparecem nos trilhos e rodas do material circulante. Para prevenir, é necessário organizar a prevenção oportuna e o exame dos elementos estruturais.

Desgaste devido a lascas

A classificação dos tipos de desgaste apresentada não será completa se perdermos de vista o chamado desgaste por lascamento. Sua essência é a seguinte. Sob condições de operação severas (talvez até extremas), as camadas superficiais das peças em atrito sofrem transformações estruturais e de fase. As razões em diferentes casos são temperaturas elevadas, condições de aquecimento e resfriamento, alta pressão e outros. As propriedades das camadas resultantes diferem significativamente daquelas do material original. Como regra, essas fases são frágeis e quebram sob carga.

Assim, listras brancas características se formam no aço e ferro fundido durante o atrito sem lubrificação. Essas áreas não podem ser atacadas mesmo com uma solução de ácido nítrico ou fluorídrico em álcool. Especialistas no campo da ciência do metal chamam essa formação de camada branca. Tem uma dureza Rockwell bastante alta e é muito frágil. Um laboratório realizou análise de fase e estrutural da camada branca. Descobriu-se que é uma mistura mecânica de martensita e cementita. Ele também contém uma pequena quantidade de ferrite. A última coisa em tudopequeno e não pode reduzir a dureza.

A formação (síntese) desta substância é acompanhada pelo aparecimento de forças internas de tração e compressão prejudiciais. Quando os vetores de tensões internas coincidem com as cargas externas na peça, pequenas rachaduras se formam em sua superfície na área da camada branca. Essas microfissuras são concentradores e acumuladores de tensão, o que leva à fratura frágil do produto como um todo.

Vestindo por Fetting Corrosion

Esse processo ocorre em superfícies que estão em contato próximo umas com as outras. O motivo são as flutuações. Deve-se notar que os materiais dos corpos do par de atrito podem ser muito diferentes (metal-metal ou não-metal-metal).

Esse fenômeno já ocorre em deslocamentos mínimos de corpos (cerca de 0,025 micrômetros).

Como resultado das flutuações, surgem centros de corrosão nas superfícies, que crescem e levam à destruição da camada superficial.

Desgaste por cavitação vibratória

Este tipo de desgaste ocorre quando os produtos operam em meio líquido. Embora também possa ocorrer quando um jato de líquido atinge uma parte de uma máquina ou mecanismo. A física do processo é a seguinte. A pressão do líquido no limite da fase (entre o líquido e o sólido) cai, o que leva ao aparecimento das chamadas bolhas de cavitação. A intensidade desse desgaste depende do teor de ar no fluido e da pressão externa.

Uma vibração sonora pode servir de catalisador. Especialmente prejudiciais neste caso são as vibrações do espectro ultrassônico. Muitas vezes, um fenômeno tão prejudicial ocorre nas peças de atrito dos motores de combustão interna. Pesquisas mostram que a cavitação sônica se desgasta três a quatro vezes mais rápido que o atrito.

Desgaste por trincas térmicas

Esse problema é típico das rodas de vagões e locomotivas. Durante o movimento do trem, o maquinista muitas vezes tem que desacelerar. Isso faz com que as rodas deslizem e aqueçam. Ao ganhar velocidade, a superfície de atrito esfria rapidamente. Esse ciclo térmico leva à formação de muitas rachaduras na superfície da roda. Isso acelera significativamente o desgaste do produto. Atualmente, ligas de aços especiais são utilizadas para a produção de rodas ferroviárias. Mas o aço anterior de qualidade comum foi usado. Rodas antigas ainda são usadas em muitos trens hoje, então esse problema ainda é relevante.

Maneiras de lidar com rachaduras térmicas

A medida mais eficaz para combater as fissuras térmicas será a refrigeração intensiva. Óleos e graxas especiais podem ser usados para isso. No caso de rodas de trem, essa medida, por motivos óbvios, não é adequada. Nesse caso, você pode jogar com a composição química do material e escolher uma classe de aço mais favorável desse ponto de vista. Certos tipos de ligas de aço têm um baixo coeficiente de expansão. E esta propriedade pode ser aproveitada.

Algunscaracterísticas de desgaste por erosão

Considerando os tipos de atrito e desgaste, não podemos perder de vista o chamado desgaste por erosão. Em termos simples, isso é a destruição de superfícies sob a influência do meio ambiente.

Na engenharia, este conceito refere-se à destruição das superfícies de peças de máquinas e conjuntos de mecanismos sob a influência de fatores ambientais. Tais fatores de influência incluem fluxos de ar e líquido, vapor ou vários gases. A causa do desgaste é, como antes, o atrito. Somente neste caso, não partículas abrasivas, mas moléculas de gás ou líquido atuam na superfície.

Microtrincas aparecem durante este processo. Moléculas de líquido e vapor sob alta pressão penetram neles e contribuem para a destruição de todas as camadas superficiais dos produtos.

Líquido ou vapor também podem conter partículas abrasivas em suspensão. Neste caso, tal mistura causará destruição e desgaste abrasivo-erosivo.

Desgaste por fadiga e suas características

Os tipos de desgaste e violações de geometria são muito diversos. Muitos problemas para engenheiros de projeto e engenheiros mecânicos são causados por fragmentação por fadiga das superfícies das peças. Esta "doença" é muito insidiosa. O fenômeno de fragmentação por fadiga ocorre em peças que operam por muito tempo em condições de cargas alternadas. Esta é uma "doença" característica das juntas das engrenagens.

Este tipo de desgaste é acompanhado pelo início de trincas na superfície e sua penetraçãoprofundamente no produto. Toda uma rede dessas microfissuras aparece em uma área de superfície insignificante. Sob a influência de pressões e temperaturas, pequenos pedaços díspares de metal se desprendem do corpo principal e caem. Um papel importante neste processo é desempenhado pelo lubrificante (óleo), que penetra nas microfissuras e promove a destruição.