Скользящее действие двух металлических частей вызывает их износ, называемый «Истирание металла”. Однако не требуется непрерывного скользящего действия между поверхностями с течением времени, даже один несоосный контакт может вызвать истирание. Дефект истирания вызывает нежелательное сцепление между металлическими частями, что увеличивает частоту дефектов и дорогостоящее обслуживание.
Чтобы предотвратить истирание, важно понимать, что такое истирание металла, его причины и стратегии борьбы с истиранием. Продолжайте читать, эта статья будет включать все эти разработки.
Что такое истирание металла? Определение и явления
Что такое истирание металла? Оно характеризуется как адгезионный износ между металлическими поверхностями из-за трения под высоким давлением. Чрезмерное давление трения переносит материал с одной скользящей поверхности на другую, что вызывает износ и адгезию. Вы можете определить область истирания, определив визуальные повреждения на поверхности детали, как правило, шероховатые, приподнятые или рваные. Таким образом, любые царапины, деградация материала или выступы могут указывать на этот дефект.
Механизм заедания/ Предоставлено: ResearchGate
Истирание металла — это микроскопическое явление, связанное с локализованной пластической деформацией в высоких точках контакта поверхности. По мере того, как оксидные слои на металлических поверхностях изнашиваются, молекулы голого металла вступают в прямой контакт. Они образуют металлургические связи, которые помогают в незначительном переносе материала или холодной сварке, что приводит к образованию приподнятых комков (называемых галлами). Эти галлы еще больше увеличивают трение по мере продолжения скользящего движения.
Износ подшипника из-за адгезии
Более того, истиранию подвержены все металлы и сплавы, особенно листовые детали, подобные тем, которые производятся с использованием процесс штамповки алюминия или других изделий из листового металла, изготовленных методом формовки. Это также можно наблюдать в крепежных элементах, гидравлических системах, подшипниках и т. д.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Истирание металла против абразивного износа против коррозионного износа
Чтобы лучше понять истирание металла, давайте сравним его с двумя другими типами износа: абразивным износом и коррозионным износом. Все эти виды износа отличаются своими причинами и механизмом образования.
Абразивный износ
В таблице ниже кратко изложены основные различия;
| Аспект | Истирание металла | Абразивная одежда | Коррозионный износ |
| Вызывать | Адгезионный износ от контакта металла с металлом под нагрузкой. | Твердые частицы царапают или разрушают поверхность. | Химические реакции разрушают материал. |
| Эффекты | Поверхностный разрыв и холодная сварка | Бороздки, царапины или поверхностная эрозия. | Ржавчина, точечная коррозия или равномерная потеря материала. |
| Conditions | Высокое давление, скольжение и недостаточная смазка. | Наличие мусора или абразивных частиц. | Воздействие влаги, солей или химикатов. |
| предотвращение | Смазочные материалы, разнородные металлы или поверхностные покрытия. | Более твердые материалы, износостойкие покрытия. | Коррозионностойкие сплавы, защитные пленки. |
| Затронутые приложения | Подшипники, резьбы и гидравлические компоненты. | Инструменты, конвейерные ленты и шлифовальные системы. | Морские сооружения, трубопроводы и наружное оборудование. |
Каковы причины истирания металла?
Основной причиной истирания металла является трение между двумя или более контактирующими металлическими частями, как правило, повышенная сила трения под высоким давлением. Однако трение может быть результатом нескольких независимых причин, каждая из которых приводит к истиранию металлических поверхностей. Сюда входит совместимость пар материалов, отсутствие смазки, чрезмерная нагрузка на скользящие части, шероховатость поверхности и т. д.
Давайте кратко обсудим некоторые основные причины;
Материальная композиция: Скольжение подобных материалов с одинаковыми металлургическими свойствами производит тепло и размягчает материал для микроскопического переноса с одной поверхности на другую. Таким образом, этот перенос приваривается ко второй части и приводит к истиранию материала.
Недостаток смазки: Отсутствие смазки между вращающимися или скользящими поверхностями увеличивает прямой контакт между молекулами материала, что усиливает локальный нагрев и приводит к истиранию.
Чрезмерный стресс: Высокие нагрузки или контактное давление обеспечивают более сильное взаимодействие между поверхностями и увеличивают локальное напряжение. Это способствует заеданию, особенно в крепежных элементах.
Качество отделки поверхности: Шероховатая поверхность способствует образованию большего количества точек контакта, в которых две или более деталей скользят или движутся, что увеличивает трение и, следовательно, истирание.
Термические эффекты: Еще одной причиной являются повышенные или колеблющиеся температуры. Они ускоряют деградацию смазки, деформацию и адгезию.
Экологические причины: Коррозия на поверхностях деталей и работа в абразивных средах вызывают трение и износ.
Эти причины означают, что общее качество изготовленных деталей и сборочные соображения влияют на истирание металлических деталей. Между тем, некоторые причины связаны с обработкой и эксплуатацией.
Как предотвратить истирание? Шесть практических стратегий
Напыляемые крепежи
Разобравшись с причинами возникновения истирания металла, давайте перейдем к профилактическим действиям и стратегиям — от правильного выбора материала до нанесения дополнительного покрытия на поверхность детали.
- Избегайте подобных материалов
Сочетание разнородных металлов
Детали из одинакового материала ускоряют перенос материала и холодную обработку, тогда как разные материалы дают лучшие противозадирные свойства. Поэтому проверьте металлургические свойства скользящих деталей и убедитесь, что они имеют разные структуры. Например, использование одной медной и другой латунной детали может быть лучшим решением, а не аналогичного состава. Вы можете прочитать металлургические различия Латунь против меди здесь. Соответственно, алюминий и сталь могут быть еще одной совместимой парой.
- Смазка между поверхностями
Смазка скользящей части рейки
Вы можете применять смазки, содержащие противозадирные элементы, такие как никель и дисульфид молибдена. Смазка обеспечивает барьер между контактными поверхностями и снижает трение. Следовательно, твердые смазки, такие как ПТФЭ, могут работать лучше в некоторых условиях.
- Нанести поверхностное покрытие
Одной из эффективных стратегий предотвращения истирания металла является покрытие поверхностей, которое действует как физический барьер и уменьшает взаимодействие. Для уменьшения трения также важно иметь гладкую отделку слоя покрытия.
Покрытие антикоррозийное
Нитрид титана, цинк и фосфат — вот несколько примеров материалов для покрытия, препятствующих заеданию, которые можно наносить с помощью: гальванопокрытие или химическое покрытие. Кроме того, можно применять осаждение из паровой фазы AlCrN или TiAlN для минимального риска адгезии.
Если вам интересно, прочтите гальванопокрытие против анодированиядва метода, которые можно использовать для предотвращения истирания металла.
- Управляющая нагрузка и контактное давление
Будь то крепежи, подшипники или гидравлические поршни, избегайте перегрузок и высоких контактных давлений. Кроме того, чрезмерные предварительные нагрузки также могут увеличить трение. Чтобы обеспечить это, используйте калиброванные инструменты, рассмотрите возможность использования смазки и цифровых систем управления.
- Учитывайте внешние факторы
Применяйте необходимые отделки и учитывайте эксплуатационные параметры, если вы используете металлические детали в суровых условиях окружающей среды, таких как морская, кислотная, влажная, высокотемпературная и абразивная среда. Вам также может потребоваться рассмотреть выбор материалов в таких условиях.
- Периодическое обслуживание
Регулярно очищайте от мусора, загрязнений и коррозии. Затем повторно наносите смазку. Это обеспечивает непрерывную работу без заедания.
Какие металлы подвержены истиранию?
Хотя все типы металлов и сплавов могут подвергаться истиранию, некоторые из них более восприимчивы из-за своих благоприятных металлургических свойств. Металлические детали с высокой пластичностью и формуемостью, скорее всего, пострадают от истиранию, такие как алюминий, нержавеющая стальи аустенитная сталь. Кроме того, металл, на котором образуются оксидные слои, также может увеличить риск истирания.
Истирание алюминия
Алюминий — относительно мягкий металл с высокой пластичностью, поэтому материал имеет тенденцию к износу и легкому упрочнению. Особенно высокому риску подвержены два подвижных компонента из алюминия. Резьба, крепежи и дверные слайдеры — вот некоторые примеры.
Задиры при штамповке алюминия
Чтобы предотвратить истирание алюминия, уменьшите давление и используйте смазочные материалы. Вы также можете применить анодирование или другую твердую отделку.
Истирание нержавеющей стали
Аустенитные марки нержавеющей стали более подвержены истиранию по сравнению с другими, 303, 304, 316 и т. д. Причина в их пластичности и свойствах закалки. Впоследствии отсутствие вязкой поверхности и образование самопассивирующихся оксидных слоев дополнительно способствуют эффекту истиранию.
Заедание крепежных деталей из нержавеющей стали
Чтобы предотвратить истирание нержавеющей стали, используйте разные марки стали, например 316 и 420, используйте Поверхностное покрытие ПТФЭи нанесите подходящую смазку.
Истирание титана
Высокая способность обработки напряжений и низкая теплопроводность делают титан более склонным к истиранию металла. Сорта титана имеют высокие коэффициенты трения, что также способствует адгезии материала.
Чтобы предотвратить истирание титана, оптимизируйте конструкцию для снижения концентрации напряжений, нанесите покрытия, такие как TiN, и смажьте поверхности.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Подведение итогов
Формуемость, пластичность, упрочнение при обработке и мягкость являются ключевыми свойствами материала, которые делают металл восприимчивым к истиранию. Между тем, поверхностная фракция, высокое напряжение, несоосность, высокая температура и другие условия эксплуатации являются основными причинами этого. Однако вы можете адаптировать соответствующие стратегии для предотвращения, такие как нанесение смазки, покрытие поверхности и предотвращение чрезмерного напряжения.
В целом, оптимизация сочетания материалов и обработки поверхности помогает решить проблему истирание металла. В ProlenTech мы можем предоставить комплексные услуги по обработке поверхности и нанесению антизадирного покрытия, будь то винты, обработанные на станках с ЧПУ, или изделия из листового металла. Кроме того, наши инженеры и отраслевые эксперты помогут вам с выбором материала и соответствующими смазочными решениями.
С дробеструйная обработка до анодирования и нитридного покрытия, у нас есть комплексные решения по обработке поверхности. Загрузите свой дизайн и запросите смету сегодня!
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Что такое истирание металлических деталей?
Истирание — это адгезионный износ, возникающий при скольжении двух металлических поверхностей друг по другу под давлением, вызванный микроскопическим трением-сваркой материала в точках контакта.
Как избежать истирания металла между алюминиевыми деталями?
Соответствующая смазка, анодирование с гладкой поверхностью и очистка алюминия твердым металлом для скользящих деталей помогают избежать истирания между алюминиевыми деталями.
Какие области применения более подвержены истиранию металла?
Приложения, связанные со скольжением, креплением и контактами высокого давления, вероятно, пострадают от истирания. Некоторые примеры — болты, гайки, детали машин, подшипники, поршни и затворы клапанов.
Какие существуют противозадирные смазки?
ПТФЭ, дисульфид молибдена, противозадирные составы и сухие пленочные смазки — вот некоторые противозадирные смазки. Одна распространенная на рынке смазка для противозадирных применений — это WD-40®.