Молекулярно механическое изнашивание: Молекулярно-механическое и коррозионно-механическое изнашивания — Техническое обслуживание автомобиля — Автомобиль категории «В»

Содержание

Молекулярно-механическое изнашивание — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Молекулярно-механическое изнашивание происходит в результате одновременного механического воздействия и внутренних молекулярных сил. Наиболее распространенным видом этого изнашивания является изнашивание при заедании, характеризующееся схватыванием, глубинным вырыванием материала и переносом его с одной поверхности трения на другую. При этом на трущихся поверхностях появляются углубления в виде канавок. Разрушение объясняется тем, что трущиеся поверхности сцепляются в отдельных местах, а затем значительное количество частиц металла отрывается с одной поверхности и за счет этого на поверхности другой детали образуется нарост. При дальнейшем движении этой детали образовавшийся нарост вызывает появление задира и ускоряет разрушение поверхности другой детали.
 [1]

Молекулярно-механическое изнашивание, обусловливается наличием местных контактов между трущимися поверхностями, в которых вследствие больших нагрузок и скоростей происходит разрыв масляной пленки, сильный нагрев и сваривание частиц металла.
 [2]

Молекулярно-механическое изнашивание характеризуется схватыванием, вырыванием элементов материала и переносом их с одной поверхности на другую, а также воздействием возникших неровностей на механическое изнашивание трущихся поверхностей.
 [3]

Молекулярно-механическое изнашивание может наблюдаться в процессе приработки механизмов.
 [4]

Молекулярно-механическое изнашивание возникает в результате одновременного воздействия механических и молекулярных сил. Трущиеся поверхности сопряженных деталей вследствие их неровностей ( следов обработки) или выступающих частиц могут контактировать. В местах контакта, через которые передается значительная нагрузка, возможны разрывы масляной пленки, а при больших относительных скоростях перемещения поверхностей деталей — сильный нагрев, приводящий к испарению масляной пленки и схватыванию частиц металла. В последующем эти связи разрушаются или схватившиеся частицы отрываются одна от другой.
 [5]

Молекулярно-механическое изнашивание — изнашивание происходит в результате одновременного механического воздействия и молекулярных или атомарных сил. Трущиеся поверхности сопряженных деталей вследствие их неровностей ( следы обработки) при наличии выступающих частиц могут иметь местные контакты. В местах контакта, через которые передается значительная нагрузка, возможны разрывы масляной пленки, а при больших относительных скоростях перемещения поверхностей деталей — сильный нагрев, приводящий к испарению масляной пленки и схватыванию частиц металла. В следующее мгновение происходит разрушение этих связей или отрыв схватившихся частиц друг от друга.
 [6]

Молекулярно-механическое изнашивание — вид изнашивания, обусловленный разрушением местных металлических связей, схватыванием на трущихся поверхностях, приводящим к вырыванию частиц металла.
 [7]

Молекулярно-механическое изнашивание может рассматриаться в двух разновидностях: только как молекулярно-механическое взаимодействие, возникающее при нормальных и низких температурах, и как возникновение металлических связей, обусловленное нагревом металла в зоне трения в отдельных микро — и макрообъемах до температуры размягчения, облегчающих молекулярное схватывание и возможное образование узлов сварки металла.
 [8]

Молекулярно-механическое изнашивание имеет место при одновременном механическом воздействии и воздействии молекулярных или атомарных сил. К этой группе видов изнашивания относятся изнашивание при заедании, изнашивание в условиях избирательного переноса.
 [9]

Молекулярно-механическое изнашивание происходит в результате одновременного механического воздействия и внутренних молекулярных сил. Наиболее распространенным видом этого изнашивания является изнашивание при заедании, характеризующееся схватыванием, глубинным вырыванием материала и переносом его с одной поверхности трения на другую. Схватывание и задирание происходят на трущихся поверхностях деталей в результате плохой смазки, больших давлений и недостаточной чистоты обработки поверхностей. При этом на трущихся поверхностях появляются углубления в виде канавок. Разрушение объясняется тем, что трущиеся поверхности сцепляются в отдельных местах, а затем значительное количество частиц металла отрывается с одной поверхности и за счет этого на поверхности другой детали образуется нарост. При дальнейшем движении этой детали образовавшийся нарост вызывает появление задира и ускоряет разрушение поверхности другой детали.
 [10]

Разновидностью молекулярно-механического изнашивания является изнашивание при заедании, как результат схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность.
 [11]

При молекулярно-механическом изнашивании и проявлении схватывания при трении на поверхности одной из деталей могут быть макроскопические вырывы и перенос материала на другую деталь.
 [12]

Для возникновения молекулярно-механического изнашивания необходимы два условия: наличие между поверхностями значительных напряжений сжатия, которые обеспечивают сближение контактирующих участков на расстояние, не превышающее размеров атомных решеток этих тел; и отсутствие между контактирующими участками смазки, адсорбированных пленок, пленок окислов и различных загрязнений.
 [13]

Модель усталостного изнашивания.
 [14]

Широко распространено в узлах трения ПТМ молекулярно-механическое изнашивание или изнашивание при заедании, называемое также адгезионным.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

2.5.2. Молекулярно – механическое (адгезионное) изнашивание

Адгезионное
изнашивание наблюдается в узлах трения
при высоких контактных напряжениях и
значительном уровне трения скольжения,
когда имеет место разрушение разделительной
масляной плёнки в месте контакта. При
этом в действие могут вступать силы на
молекулярном уровне. При относительном
движении контактирующих поверхностей
частицы материала из менее прочной
детали вырываются и остаются на более
прочной поверхности. Контактирующие
поверхности пары трения становятся
шероховатыми и она, в дальнейшем, не
может функционировать с требующимися
параметрами (отказ параметрический).
Крайним проявлением адгезионного
изнашивания является случай заклинивания,
когда молекулярные силы оказываются
столь значительными, что они не могут
быть разрушены внешними силами,
действующими в узле трения. Такой отказ
рассматривается, как функциональный.
Исключение адгезионного изнашивания
достигается ограничением:

,
(1.30)

где

— допускаемые контактные напряжения,
исключающие молекулярное заедание,
которые устанавливаются экспериментально.

На
практ. зан. 1 было показано, что нагрузка
на элементы машин, прежде всего,
формируется сопротивлением движению
рабочего органа, которое в большинстве
случаев во времени не является величиной
постоянной. Там же отмечалось, что закон
изменения нагрузки может быть установлен
аналитически или чаще опытным путем в
силу случайности величины сопротивления
движению исполнительного механизма.
Такую нагрузку принято задавать в виде
гистограмм, нагрузочных графиков,
циклограмм (рис. 1.6). При расчетах ДМ на
прочность, естественно, возникает
необходимость ответить на вопрос о
назначении величины нагрузки, которая
должна быть принята для вычислений в
подобных случаях. Как отмечалось выше,
в первую очередь из нагрузочного спектра
выделяют максимальные кратковременно
действующие (пиковые) нагрузки (
),
по которым рассчитывают статическую
(квазистатическую) прочность элементов
машин и которые не учитывают в расчетах
на выносливость. Во вторую очередь
устанавливают значение нагрузки, которое
должно быть принято при расчетах на
прочность усталостную.

Существуют
два метода расчета: по эквивалентному
числу циклов напряжений или по
эквивалентной нагрузке (эквивалентным
напряжениям). Отметим сущность названных
методов на примере расчетов в случае
параметризации нагрузки (F,
M,
T)
с помощью ступенчатой циклограммы (рис.
1.6).

Рис.
1.6. Приведение переменной нагрузки к
расчетной постоянной в случае расчетов:
а – по эквивалентному числу циклов
напряжений; б – по эквивалентной нагрузке

Как
следует из рисунка, в обоих случаях
фактическая переменная нагрузка
приводится к эквивалентной (равнозначной)
постоянной. Эквивалентность при этом
оценивается равнозначным влиянием на
усталостную прочность детали, равенством
накопленных усталостных разрушений в
случае фактической переменной и
заменяющей ее постоянной нагрузки. В
расчетах по эквивалентному числу циклов
напряжений NE
в качестве расчетной нагрузки принимается
максимальная длительно действующая
сила F1
(моменты M1
или
T1)
с числом циклов

(рис. 1.6а).
Учет того обстоятельства, что за время
действия циклов (
)
деталь нагружается большими по сравнению
с фактическими нагрузками, компенсируется
уменьшением циклов напряжений (NE

).
В соответствии с кривой усталости
правомерность такой замены очевидна
(см. рис. 1.3). Во–втором методе при расчете
по эквивалентной нагрузке за расчетные
ее значения принимаются эквивалентная
сила FЕ
(моменты: изгибающий – МЕ,
крутящий – TЕ).
Снижение эквивалентной нагрузки по
сравнению с максимальной длительно
действующей F1
(M1,
T1),
как это видно из рис. 1.6б,
компенсируется возрастанием значений
перечисленных силовых факторов за время
действия F2,
M2,
T2
и
последующих ступеней реальной циклограммы.

В
основе, вычисления эквивалентного числа
циклов напряжений эквивалентной нагрузки
лежат уравнение кривой усталости и
принцип суммирования повреждений. С
физических позиций обозначенный принцип
основан на предположении, что на каждом
уровне нагрузки детали, конструкции
происходят определенные необратимые
повреждения П1,
П
2
…П
к,
к
примеру
в виде микротрещин, которые постепенно
взаимо независимо нарастают до разрушения
детали. В начальный период эксплуатации
детали ее суммарное разрушение отсутствует

.
Опытами установлено, что в качестве
меры повреждения на определенном уровне
нагрузки можно принять относительную
долговечность детали на этой нагрузке

,

где
Ni
число
циклов напряжений на i
ступени нагрузки;


число циклов, необходимое для разрушения
детали при этой же нагрузке.

Очевидно,
что при достижении

(или Пi
= 1) деталь вырабатывает свой ресурс и
должно произойти ее разрушение. Напомним,
что событие разрушения в силу его
случайности, строго говоря, следует
рассматривать с определенной доле
вероятности. Обработка статистических
данных по долговечности элементов машин
при переменных нагрузках показывает,
что операцию суммирования повреждений
можно принять линейной

(1. 31)

Как
отмечено выше. при достижении состояния
разрушения суммарное повреждение П
= 1,0. Однако, в соответствии с опытом в
отдельных ситуациях, к примеру при
допустимости пластических деформаций
П
может превосходить единицу (П
> 1,0) [1]. По этой причине П
в
выражении (1.31) обозначено как «а»,
уточненное значение которого
устанавливается опытным путем. Если
домножим выражение (1.31) на

,
то получим

(1.32)

Обратим
внимание на то обстоятельство, что в
знаменателе этого выражения записано
уравнение кривой усталости. С физических
позиций кривую усталости можно
рассматривать как геометрическое место
точек, соответствующих факту усталостного
разрушения, при определенных значениях
напряжений

и числе циклов

можно имитировать напряжениями

(соответствующими максимальной длительно
действующей нагрузке F1,
M1,
T1)
при некотором неизвестном числе циклов
напряжений NE,
которое можно установить из кривой
усталости (рис. 1.7). К такой замене также
нередко прибегают при ускоренных
испытаниях деталей машин на усталостную
прочность.

Рис.
1.7. Имитация разрушения детали при
фактическом напряжении
и числе циклов
с помощью напряжения
при эквивалентном числе циклов напряжения.

Итак,
на основе проведенных рассуждений (1 )
и в силу того, что в знаменателе записана
константа, можно заключить

Из
этого выражения установим неизвестное
эквивалентное число циклов напряжений
NE

(1.33)

Для
усредненного значения

[1]

(1.34)

Аналогичным
путем (1.33) может быть решен для случая
имитации разрушения при фактическом
напряжении
и
некоторым эквивалентным напряжением

и фактическом числе циклов напряжений

или
N0.

Выражением
(1.34) удобно воспользоваться в проверочных
расчетах при наличии сведений не только
о нагрузке, но и о геометрии деталей.
Для проектных расчетов, где геометрия
изделия должна быть установлена и
сведения о напряжениях отсутствуют,
целесообразно (1.34) записать через
нагрузку. в тех случаях, когда речь идет
о напряжениях растяжения, сжатия, изгиба,
кручения, в которых напряжения
пропорциональны нагрузкам (см. (1.16) …
(1.20)), выражение (1.34) можно записать так

(1.35)

В
расчетах на контактную выносливость
при линейном касании

(см. 1.23)

(1.36)

а
при точечном касании

,
тогда

(1.37)

Молекулярно-механическое изнашивание также подразделяется на следующие подвиды: адгезионное и тепловое.






Заглавная страница

Избранные статьи

Случайная статья

Познавательные статьи

Новые добавления

Обратная связь



КАТЕГОРИИ:

Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология




ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву







Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?


Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления




⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 8Следующая ⇒

Адгезионное изнашивание происходит вследствие молекулярного взаимодействия между контактирующими поверхностями и проявляется в схватывании материалов этих поверхностей, приводящем к появлению на поверхностях рисок, задиров.

Тепловое изнашивание обусловлено нагревом поверхностных участков трущихся поверхностей до высоких температур, приводящим к структурным изменениям в зоне контакта и контакт-ному схватыванию с последующим разрушением мест схватывания.

Интенсивность изнашивания сопряженных поверхностей деталей машин при их относительном перемещении в значительной степени зависит от условий контактного взаимодействия этих поверхностей и, в частности, от характера смазки, контактного давления, скорости скольжения, качества поверхностей трения.

По характеру смазки различают трение следующих видов: жидкостное, когда поверхности трения совершенно отделены друг от друга слоем смазки; трение при неполной или несовершенной смазке, когда трущиеся поверхности частично соприкасаются своими выступами; твердое (сухое) трение, т.е. трение поверхностей без смазки.

Трение при неполной или несовершенной смазке, в свою очередь, подразделяется на три подвида: полужидкостное; полусухое; граничное или молекулярное трение.

Классификация и сущность методов измерения износа поверхностей трения

Наиболее распространенные методы измерения износа можно разделить на четыре группы: методы микрометража, методы искусственных баз, интеграль­ные методы, методы радиоактивных индикаторов.

 

Методы микрометража основаны на непосредственном изме­рении деталей до и после работы приборами для линейных измерений (микро­метры, индикаторы и др.). Недостатком этих методов является затруднитель­ность организации непрерывного (в процессе эксплуатации) измерения износа; для измерения износа узел машины должен быть разобран, а повторные разборка и сборка нарушают приработку деталей, ухудшают условия их работы. Методы микрометража трудоемки и требуют значительного времени испытания, так как при малых значениях износа погрешности приборов часто соизмеримы с величиной износа.

 

Методы искусственных баз заключаются в том, что на по­верхности, износ которой исследуется, наносят углубление в виде пирамиды или дугообразной лунки (рис. 2.25, а, б).

 

Ось углубления должна быть напра­влена нормально к поверхности износа. По уменьшению размеров периметра углубления судят о величине износа. Углубление наносится вдавливанием алмазной четырехгранной пирамиды, которая применяется для измерения твердости. При измерении износа более мягких металлов можно применять пирамиды из твердых сплавов, или стальные закаленные пирамиды.

 

Следует измерять диагональ, расположенную перпендикулярно к направле­нию скольжения, так как в направлении скольжения образуются риски износа, которые могут затруднить определение конца
диагонали.

 

В практике наиболее широко применяется нанесение дугообразной лунки вращающимся резцом (см. рис. 2.25,6). Если резец хорошо заточен, почти полностью исключается местное выпучивание металла по периметру лунки, что неизбежно при вдавливании пирамиды в металл.

 

Интегральными методами можно определить лишь суммар­ный износ детали по поверхности трения. К этой группе относится взвешивание детали для фиксирования потери в весе.

 

Количество изношенного металла можно установить по его содержанию в масле. Современные методы количественного анализа позволяют с высокой ‘ точностью определить очень малые количества частиц износа в пробе масла. Из картера исследуемого узла машины через установленную наработку (время работы, объем выполненной работы) отбирают пробы масла и по количеству продуктов износа металла в масле судят об интенсивности износа деталей в узле. Таким образом, можно построить кривую интенсивности изнашивания по нара­ботке. Очевидно, что этот эффективный и высокочувствительный метод не может быть использован для исследования износа какой-либо определенной детали (тем более, какого-либо участка ее поверхности). Он широко применяется для исследования качества новых масел и смазок.

 

Наиболее современными являются методы радиоактивных индикаторов. Их значительное усовершенствование в настоящее время дает возможность определить износ даже отдельных участков деталей в про­цессе их работы. В принципе этот метод заключается в том, что в материал исследуемой детали вводится радиоактивный изотоп. Вместе с продуктами из­носа в масло попадают атомы радиоактивного изотопа в количестве пропорцио­нальном величине износа. По интенсивности его излучения в пробе масла судят о величине износа.

 

Применяют различные методы активирования деталей: введение радио­активного изотопа в металл при плавке; нанесение радиоактивного электро­литического покрытия; установка радиоактивных вставок; облучение ней­тронами.

 

Методы радиоактивных индикаторов очень чувствительны. Например, для получения достаточно надежных данных об интенсивности изнашивания основ­ных деталей компрессоров или ДВС можно ограничиться продолжительностью испытания 5—10 ч при общем их ресурсе в несколько тысяч часов.

 

Требования и типовые сочетания материалов для различ пар трения.

 

Опыт эксплуатации машин позволяет выделить группы типовых сочетании материала для различных пар трения:

 

1) сталь-антифрикционный цветной сплав, например сочетание термообработанного цементированной закаленной стали в паре с бронзами на основе полого, цинк, свинца, алюминия, применяют для подшипника скольжения различных типов червячной пары, сопряженных «ходовой винт гайки».

 

2) сталь-антифрикционный чугун. Применяется при не высоких скоростях трения (зубчатых и цепных пар передач, диски фрикционных муфт и тормозов, подшипника и направляющего качения).

 

3) металл-полимерный материал. Сюда относиться зубчатые червячные передачи, винтовые. При выборе полимерных материалов надо учитывать: а) положительные свойства: лучшие восприятие ударной нагрузки и коррозионно-сть б) отрицат свойства: низкая жесткость, малая теплопроводность.

 

4) спец. сталь-абразивная среда. Спец. сталь это высокопрочная сталь (хромистые, марганцевые), используют для деталей в контакте с почвой (звенья гусениц, лопаты турбин).

 

5) сталь или чугун-фрикционный сплав. Применяется для тормозных устройств, где требуется обеспечение значительного трения на сопряженных поверхностях. Также приемленно сочетание сталь-серый чугун (при работе ж/д тормозных колодок), от них требуется высокая теплостойкость, т.к. при торможение температура достигает 10000С и выше.

 

6) сталь-самосмазывающий материал (используется для подшипника скольжения с ограниченной внешней смазкой, когда материал должен обеспечивать подачу смазки за счет своей структуры). Используется пористо-спеченные сплавы различные типы пластмасс, металлопластмасс.

Требования к выбору материалов

Материалы для изготовления элементов пар трения должны отвечать требованиям соответствующих нормативно-технических документов.

 

Выбор материалов для пар трения производится с учетом их стойкости в условиях воздействия технологической агрессивной среды, физико-механических и антифрикционных свойств, а также с учетом рационального использования и применения дефицитных коррозионностойких сталей и сплавов в тех случаях, когда это вызывается технологической и экономической целесообразностью и когда замена другими материалами не может быть допущена.

 


⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Читайте также:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности







Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; просмотров: 380; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!


infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.006 с. )

Материальный износ – механический, коррозионный и адгезионный

Износ – это процесс, происходящий при контакте. В результате частицы материала отрываются, а образующийся мусор ускоряет его. Уменьшение размеров деталей означает увеличение провисания между деталями. Это приводит к более сильным ударам и шуму, что значительно сокращает срок службы машины.

Присутствует во всех состояниях и материалах, будь то пластик, конструкционная сталь или нержавеющая сталь. Этим воздействиям подвержены даже износостойкие стали. Правильные механические свойства материалов могут снизить скорость износа. Износ материала можно контролировать, используя множество методов неразрушающего контроля, чтобы подтвердить, что используемый продукт все еще находится в допустимых эксплуатационных пределах.

Механизмы износа различаются. Они могут быть как физическими, так и химическими. Причины классифицируются как механические, коррозионные и адгезионные.

я
Механический износ

II
Коррозионный износ

III
Адгезивный износ

Механический износ

Механический износ — самый простой вид деградации. Это происходит каждый раз, когда части или частицы трутся друг о друга или ударяются друг о друга. Впоследствии небольшие кусочки материала отваливаются, что еще больше ускоряет процесс.

Абразивный износ

Деформирующее воздействие мелких частиц или выступов поверхности при трении вызывает абразивный износ. Это происходит, когда один материал тверже другого, а более мягкий является пострадавшим. Три основных механизма абразивного износа:

  • Резка – снятие материала (как токарная обработка)
  • Фрагментация – следствие резания, образования трещин и дальнейшего износа, отламывания кусков
  • Вспахивание – перемещение материала в стороны в направлении шабрения

Абразивные частицы могут попасть в систему со смазкой, из воздуха или из-за предыдущего износа. Абразивный износ представляет опасность во многих областях, где можно найти такие мелкие осколки. Некоторыми примерами являются горнодобывающее и буровое оборудование, сельскохозяйственная и строительная техника.

Эрозионный износ

Причинами эрозионного износа являются удары в жидкости и газы твердыми частицами. По сути, кратковременное скользящее движение частиц по поверхности разрушает ее. Эффективность эрозионного износа определяется скоростью, формой и твердостью частиц.

Наиболее важным фактором, однако, является угол встречи абразивных фрагментов и разрушаемой поверхности. В случае пластичных материалов максимальный износ происходит при малых углах (около 20°). С другой стороны, хрупкие материалы реагируют иначе – максимальный износ происходит при больших углах (около 90°).

Если абразивные частицы находятся в жидкости, механизм называется гидроабразивной эрозией. Примеры этого включают смесители, реакторы, насосы, гидротурбины и т. д.

Если такие же условия присутствуют в газах, то это называется газоэрозионным износом. Эффекты очевидны в системах вентиляции, пневматических транспортных устройствах, воздушных винтах самолетов и т. д.

Кавитационный износ

Кавитационный износ возникает только в средах с жидкостями. В любом жидком веществе есть маленькие пузырьки. Когда давление жидкости падает ниже давления насыщенного пара, уже существующие пузырьки сначала увеличиваются в размерах. Затем, когда давление снова повышается, кавитационные пузырьки взрываются с большими скоростями до 1000 м/с. Это может происходить с большой частотой, до 1000 раз в секунду, и приводить к многочисленным гидравлическим ударам, а также к вибрации.

Кавитация! объяснил HD

При контакте с металлической поверхностью кавитация, по сути, воздействует на поверхность. Он разъедает материал, постоянно стуча по мелким пылинкам. Ярким признаком кавитации является треск или дребезжащий звук, который она издает. Поэтому такие шумы в насосах, трубах и т. п. следует рассматривать как предупреждение.

Усталостный износ

Циклические контактные нагрузки вызывают усталостный износ. Это происходит, когда нагрузка превышает усталостную прочность материала. Эта нагрузка многократно применяется, и в результате получается деформированная поверхность. Через некоторое время появляются трещины и постоянный износ выбивает незакрепленные части материала. Это еще больше ускоряет процесс.

Усталостный износ наблюдается как при качении, так и при скольжении. Поэтому движущиеся части нуждаются в смазке. Смазка разделяет компоненты тонким слоем, уменьшая трение. Но в какой-то степени эффект все же имеет место. Усталостный износ повреждает подшипники, железнодорожные пути, колеса поездов и т. д.

Коррозионный износ

Другой тип износа — коррозионный, который особенно характерен для черных металлов. Его также называют коррозионно-механическим износом, поскольку в этом случае механический износ сопровождается коррозией. Его подкатегориями являются окислительный износ и фреттинг-коррозионный износ.

Окислительный износ

Окислительный износ является наиболее распространенным типом коррозионного износа. При окислительном износе материал вступает в реакцию с кислородом. Трение вызывает образование слоя со специальной богатой оксидами структурой толщиной всего 1 мкм. Такой тонкий слой называется пленкой. Под пленкой находится деформированный слой материала, характеризующийся высокой плотностью дислокаций.

В случае нормального окислительного износа механическими воздействиями удаляется только поверхностная структура. Оксидная пленка постоянно обновляется, делая этот процесс непрерывным. Скорость окислительного износа зависит от температуры.

Фреттинг-коррозионное изнашивание

Фреттинг-коррозионное изнашивание вызывается постоянными вибрациями соединительных поверхностей с малой амплитудой (20…30 мкм). Обычно этому движению сопутствует коррозия. Постоянное разрушение только что образовавшегося оксидного слоя и его обновление вызывает износ. Этот вид износа присутствует в подшипниках, муфтах и ​​зубчатых посадках, болтовых соединениях и т. д.

Адгезионный износ

Другой вид износа, но без каких-либо подгрупп. Адгезионный износ характеризуется прилипанием частиц одной поверхности к другой поверхности за счет молекулярных сил. Это приводит к резкой остановке движущихся частей, что может привести к отказу.

Адгезионный износ происходит при низких (до 0,6 м/с) и высоких (более 0,6 м/с) скоростях. При низких скоростях прочность на сжатие превосходит предел текучести материала, а смазочных материалов или оксидного слоя не хватает. При высоких скоростях прочность на сжатие высока, а температура поднимается до 1500 °C. Оба сценария вызывают адгезионный износ.

Если вы разработали продукт с учетом всего вышеперечисленного, получите от нас предложение по обработке с ЧПУ или лазерной резке!

Анализ механического износа и окислительной деградации извлеченных ацетабулярных чашек из сверхвысокомолекулярного полиэтилена

. 2018 март; 79: 314-323.

doi: 10.1016/j.jmbbm.2018.01.003.

Epub 2018 6 января.

Дипанкар Чоудхури
1
, Матуш Рануша
2
, Роберт А. Флеминг
3
, Мартин Врбка
4
, Иван Кржупка
4
, Мэтью Дж. Титер
5
, Джош Госс
1
, Мин Цзоу
6

Принадлежности

  • 1 Факультет машиностроения, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701; Центр передовых технологий обработки поверхности, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701.
  • 2 Факультет машиностроения, Технический университет Брно, Technická 2896/2, 616 69 Брно, Чехия. Электронный адрес: [email protected].
  • 3 Факультет машиностроения, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701.
  • 4 Центрально-европейский технологический институт (CEITEC), Брненский технологический университет, Брно, Чехия.
  • 5 Медицинская биофизика и хирургия, Школа медицины и стоматологии Шулиха, Западный университет, 339 Windermere Road, London, Ontario, Canada, N6A 5A5.
  • 6 Факультет машиностроения, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701; Центр передовых технологий обработки поверхности, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701. Электронный адрес: [email protected].
  • PMID:

    29353775

  • DOI:

    10.1016/j.jmbbm.2018.01.003

Дипанкар Чоудхури и др.

J Mech Behav Biomed Mater.

2018 март

. 2018 март; 79: 314-323.

doi: 10.1016/j.jmbbm.2018.01.003.

Epub 2018 6 января.

Авторы

Дипанкар Чоудхури
1
, Матуш Рануша
2
, Роберт А. Флеминг
3
, Мартин Врбка
4
, Иван Кржупка
4
, Мэтью Дж. Титер
5
, Джош Госс
1
, Мин Цзоу
6

Принадлежности

  • 1 Факультет машиностроения, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701; Центр передовых технологий обработки поверхности, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701.
  • 2 Факультет машиностроения, Технический университет Брно, Technická 2896/2, 616 69 Брно, Чехия. Электронный адрес: [email protected].
  • 3 Факультет машиностроения, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701.
  • 4 Центрально-европейский технологический институт (CEITEC), Брненский технологический университет, Брно, Чехия.
  • 5 Медицинская биофизика и хирургия, Школа медицины и стоматологии Шулиха, Западный университет, 339 Windermere Road, London, Ontario, Canada, N6A 5A5.
  • 6 Факультет машиностроения, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701; Центр передовых технологий обработки поверхности, Арканзасский университет, Фейетвилл, Арканзас, США 72701. Электронный адрес: [email protected].
  • PMID:

    29353775

  • DOI:

    10.1016/j.jmbbm.2018.01.003

Абстрактный

Количество ревизионных замен суставов значительно увеличилось за последние несколько лет. Понимание механизма их отказа чрезвычайно важно для улучшения дизайна и выбора материала существующих имплантатов. Это исследование включает в себя десять восстановленных и четыре новых вкладыша для вертлужной впадины из слегка сшитого полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ). Среди них сообщалось, что большинство протезов (n = 5) были пересмотрены и заменены из-за асептического расшатывания, сопровождаемого болезненностью сустава (n = 2), вывихом (n = 1), внутрисуставной оссификацией (n = 1), сочетание износа (вкладыш) и остеолиза (ножка) (n=1). Отклонения поверхности (износ, вздутие материала и шероховатость), окислительная деградация и изменение свойств материала измерялись с помощью микрокомпьютерной томографии (микро-КТ), трехмерной лазерной сканирующей микроскопии, рамановской спектроскопии и наноиндентирования соответственно. Протезы, имеющие эксцентрично изношенные области, имели гораздо более высокие скорости линейного износа (228,01 ± 35,51 мкм/год) по сравнению с протезами, изношенными по центру (96,71 ± 10,83 мкм/год). Индекс окисления (OI) показал сходные тенденции с глубиной проникновения на поверхность. Среди них образец 10 продемонстрировал самый высокий OI по площади контакта и по краю вкладыша чашки. Он также имел самое низкое соотношение твердости и эластичности. В целом, износ и ползучесть, окислительная деградация и снижение соотношения жесткости/эластичности – все это способствовало преждевременному выходу из строя вкладышей вертлужных чашек из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.


Ключевые слова:

микро-КТ; наноиндентирование; окислительная деградация; Индекс пластичности; рамановская спектроскопия; восстановленный протез; Носить.

Copyright © 2018 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Похожие статьи

  • Анализ долгосрочного износа вертлужной чашки из СВМПЭ при тотальной замене тазобедренного сустава.

    Шахеми Н., Лиза С., Аббас А.А., Мерикан А.М.
    Шахеми Н. и др.
    J Mech Behav Biomed Mater. 2018 ноябрь;87:1-9. doi: 10.1016/j.jmbbm.2018.07.017. Epub 2018 11 июля.
    J Mech Behav Biomed Mater. 2018.

    PMID: 30031358

  • Поверхностные модификации, вызванные износом и окислением in vitro на γ-облученных набедренных вкладышах из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, принадлежащих к разным коммерческим поколениям.

    Пуппулин Л., Негра С.Д., Сугано Н., Сбайзеро О., Пеццотти Г.
    Пуппулин Л. и соавт.
    J Mech Behav Biomed Mater. 2016 Январь; 53: 414-426. doi: 10.1016/j.jmbbm.2015.08.035. Epub 2015 8 сентября.
    J Mech Behav Biomed Mater. 2016.

    PMID: 26409232

  • Восстановительный анализ последовательно отожженного высокосшитого полиэтилена, используемого при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава.

    Курц С.М., Макдональд Д.В., Монт М.А., Парвизи Дж., Малкани А.Л., Хозак В.
    Курц С.М. и соавт.
    Clin Orthop Relat Relat Res. 2015 март; 473(3):962-71. doi: 10.1007/s11999-014-4113-9.
    Clin Orthop Relat Relat Res. 2015.

    PMID: 25537808
    Бесплатная статья ЧВК.

  • [Исследование прогресса износа задней стороны вкладышей вертлужной впадины].

    Чжоу К., Ли С., Ян С., Ци С.
    Чжоу К. и др.
    Чжунго Сю Фу Чонг Цзянь Вай Кэ За Чжи. 2013 дек; 27 (12): 1453-6.
    Чжунго Сю Фу Чонг Цзянь Вай Кэ За Чжи. 2013.

    PMID: 24640364

    Обзор.
    Китайский язык.

  • Механизмы износа имплантата – базовый подход.

    Бхатт Х., Госвами Т.
    Бхатт Х. и др.
    Биомед Матер. 2008 г., декабрь 3(4):042001. дои: 10.1088/1748-6041/3/4/042001. Epub 2008, 25 сентября.
    Биомед Матер. 2008.

    PMID: 18824778

    Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

  • Анализ изменения прочностных параметров полиэтиленовых эндопротезов тазобедренного сустава после применения в организме человека.

    Шарек А., Постава П., Стаховяк Т., Пашта П., Редутко Дж., Мордал К., Кальвик А., Лукомска-Шарек Дж., Гзик М., Йошко К., Рыдз Д., Логевка М., Гзик-Зрошка Б.
    Шарек А. и др.
    Материалы (Базель). 2021 ноябрь 22;14(22):7091. doi: 10.3390/ma14227091.
    Материалы (Базель). 2021.

    PMID: 34832490
    Бесплатная статья ЧВК.

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Молекулярный износ микротрубочек, вызываемый прикрепленными к поверхности кинезинами

. 2015 Февраль; 10 (2): 166-9.

doi: 10.1038/nnano.2014.334.

Epub 2015 26 января.

Эммануэль Л. П. Дюмон
1
, Кэтрин До
2
, Генри Гесс
3

Принадлежности

  • 1 1] Факультет биомедицинской инженерии Колумбийского университета, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10027, США [2] Институт Джейкобса Технион-Корнелл в Корнеллском технологическом институте, 111 8th Avenue #302, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10011, США.
  • 2 Институт генетики рака, Медицинский центр Колумбийского университета, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10032, США.
  • 3 Факультет биомедицинской инженерии, Колумбийский университет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10027, США.
  • PMID:

    25622231

  • DOI:

    10.1038/ннано.2014.334

Emmanuel LP Dumont et al.

Нац Нанотехнолог.

2015 Февраль

. 2015 Февраль; 10 (2): 166-9.

doi: 10.1038/nnano.2014.334.

Epub 2015 26 января.

Авторы

Эммануэль Л. П. Дюмон
1
, Кэтрин До
2
, Генри Гесс
3

Принадлежности

  • 1 1] Факультет биомедицинской инженерии Колумбийского университета, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10027, США [2] Институт Джейкобса Технион-Корнелл в Корнеллском технологическом институте, 111 8th Avenue #302, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10011, США.
  • 2 Институт генетики рака, Медицинский центр Колумбийского университета, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10032, США.
  • 3 Факультет биомедицинской инженерии, Колумбийский университет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10027, США.
  • PMID:

    25622231

  • DOI:

    10. 1038/ннано.2014.334

Абстрактный

Износ — это прогрессирующая потеря материала телом, вызванная контактом и относительным движением, и представляет собой серьезную проблему как в технике, так и в биологии. Достижения в области нанотехнологий позволили изучить происхождение процессов износа на атомном и молекулярном уровне, но также требуют прогнозирования и контроля износа в наноразмерных системах. Биомолекулярные системы могут совершать ряд активных движений на наноуровне, которые обеспечиваются преобразованием химической энергии в механическую работу посредством процессов полимеризации и моторных белков. Активные движения сопровождаются диссипативными процессами, которые можно концептуально понимать как «белковое трение». Здесь мы показываем, что износ также происходит в системе in vitro, состоящей из микротрубочек, скользящих по поверхности, покрытой моторными белками kinesin-1, и что энергетические соображения предполагают удаление белков тубулина молекула за молекулой. Скорость удаления показывает сложную зависимость от скорости скольжения и плотности кинезина, что, в отличие от поведения трения между микротрубочками и кинезина-8, не может быть объяснено простой кинетикой химической реакции.

Похожие статьи

  • Различные способы взаимодействия моторного домена кинезина-13 с микротрубочкой.

    Чаттерджи С., Бенуа М.П.М.Х., ДеПаоли В., Диас-Валенсия Д.Д., Асенхо А.Б., Герфен Г.Дж., Sharp DJ, Соса Х.
    Чаттерджи С. и др.
    Biophys J. 12 апреля 2016 г .; 110 (7): 1593–1604. doi: 10.1016/j.bpj.2016.02.029.
    Биофиз Дж. 2016.

    PMID: 27074684
    Бесплатная статья ЧВК.

  • Загрузка груза на молекулярные шаттлы, работающие на кинезине.

    Джун-Смит Ю., Агарвал А., Хесс Х.
    Jeune-Smith Y, et al.
    J Vis Exp. 2010 3 ноября; (45): 2006. дои: 10.3791/2006.
    J Vis Exp. 2010.

    PMID: 21085103
    Бесплатная статья ЧВК.

  • Колебания скорости в анализах скользящей подвижности кинезина-1 возникают из-за вариаций геометрии моторного прикрепления.

    Палаччи Х., Идан О., Армстронг М.Дж., Агарвал А., Нитта Т., Хесс Х.
    Палаччи Х. и др.
    Ленгмюр. 2016 9 августа; 32 (31): 7943-50. doi: 10.1021/acs.langmuir.6b02369. Epub 2016 26 июля.
    Ленгмюр. 2016.

    PMID: 27414063

  • Новый взгляд на паттерны связывания микротрубочек димерных кинезинов.

    Хёнгер А., Тормелен М., Диас-Авалос Р., Дёрхофер М., Голди К.Н., Мюллер Дж., Мандельков Э.
    Хенгер А. и соавт.
    Дж Мол Биол. 2000 14 апреля; 297(5):1087-103. doi: 10.1006/jmbi. 2000.3627.
    Дж Мол Биол. 2000.

    PMID: 10764575

  • Направленная подвижность моторных белков кинезина.

    Вёлке Г., Шлива М.
    Вёлке Г. и соавт.
    Биохим Биофиз Акта. 2000 17 марта; 1496 (1): 117-27. doi: 10.1016/s0167-4889(00)00013-6.
    Биохим Биофиз Акта. 2000.

    PMID: 10722881

    Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

  • Микронные геометрические особенности микротрубочек как регуляторы организации микротрубочек.

    Мани Н., Виджератне СС, Субраманиан Р.
    Мани Н. и др.
    Элиф. 2021 11 июня; 10: e63880. doi: 10.7554/eLife.63880.
    Элиф. 2021.

    PMID: 34114950
    Бесплатная статья ЧВК.

    Обзор.

  • Молекулярные роевые роботы: недавний прогресс и будущие проблемы.

    Кабир А.М.Р., Иноуэ Д., Какуго А.
    Кабир АМР и др.
    Sci Techn Adv Mater. 2020 16 июня; 21 (1): 323-332. дои: 10.1080/14686996.2020.1761761.
    Sci Techn Adv Mater. 2020.

    PMID: 32939158
    Бесплатная статья ЧВК.

    Обзор.

  • Синхронная работа биомолекулярных двигателей.

    Кейя Дж.Дж., Кабир А.М.Р., Какуго А.
    Кейя Дж.Дж. и др.
    Biophys Rev. 2020 Apr;12(2):401-409. doi: 10.1007/s12551-020-00651-2. Epub 2020 3 марта.
    Биофиз Ред. 2020.

    PMID: 32125657
    Бесплатная статья ЧВК.

    Обзор.

  • Модель локального гомеостаза аксонов, объясняющая роль и регуляцию пучков микротрубочек в поддержании аксонов и патологии.

    Хан И., Вольцманн А., Лью Ю.Т., Коста-Гомес Б., Прокоп А.
    Хан I и др.
    Нейронный разработчик.