Изнашивание

Изнашивание — это процесс постепенного разрушения деталей или их покрытий (окраски, смазки), происходящий при трении или  других видах контакта с внешней  средой и сопровождающийся изменением размеров или физико-механических свойств (твердости, пластичности, структуры  и т. д.).

Износ деталей и сборочных единиц вагона следует рассматривать как результат  процесса изнашивания, проявляющегося в виде отделения материала или  остаточной деформации его. 
Различают три группы изнашивания: 

- механическое, 

- молекулярно-механическое

- коррозионно-механическое. 

Механическое изнашивание возникает в результате воздействия твердых частиц на трущиеся поверхности. В эту группу следует отнести такие виды изнашивания, как абразивное, гидро- и газоабразивное, усталостное, кавитационное, эрозионное.

Абразивное  изнашивание — изнашивание в результате механических воздействий посредством режущего и царапающего действия твердых тел или частиц при наличии относительной скорости перемещения. Этот вид изнашивания является наиболее распространенным среди различных сопряжений в конструкции вагона. В процессе изнашивания происходят срезание  с поверхности микростружек более твердыми абразивными частицами и постепенное уменьшение размеров детали.

Гидро- и газоабразивное изнашивание появляется в результате воздействия твердых тел или частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа. 
Усталостное изнашивание вызывает изменение поверхности трения или отдельных участков в результате повторного деформирования микрообъемов материала, приводящего к возникновению трещин и отделению частиц. Явление усталости возникает в деталях под действием знакопеременных нагрузок. Происходит постепенное расшатывание кристаллической решетки металла и, как следствие, внезапное разрушение детали. 
Кавитационное изнашивание поверхности происходит при относительном увеличении скорости движения твердого тела в жидкости, т. е. в условиях гидродинамической кавитации — нарушения сплошности внутри жидкости. 
Эрозионное изнашивание возникает в результате воздействия потока жидкости или газа.

Молекулярно-механическое изнашивание получается в результате одновременного механического воздействия и воздействия молекулярных или атомных сил (схватывание с последующим разрушением металла в местах схватывания).

Коррозионно-механическое изнашивание есть изнашивание при трении металла, вступившего в химическое взаимодействие со средой. Характеризуется образованием пленок окислов, химических соединений и последующим разрушением этих образований, т. е. происходит в результате окислительного изнашивания и изнашивания при фреттинг-коррозии.

Изнашивание деталей вагонов зависит от условий  их эксплуатации, вида и характера  трения. Изнашивание и трение —  неразрывно связанные явления, обусловленные  взаимодействием двух тел, взаимно  перемещающихся в зоне касания. 
 
 
 

Трение является основной причиной изнашивания. Принято  различать трение покоя двух тел  при предварительном смещении, трение движения двух тел, находящихся в  относительном движении, трение скольжения, качения и качения с проскальзыванием. 
Трение скольжения обусловлено тем, что скорости соприкасающихся деталей в точках касания различны. При трении скольжения одна и та же зона одной детали соприкасается с различными зонами другой. 
Трение качения характеризуется условиями, когда скорости соприкасающихся деталей в точках касания одинаковы по величине и направлению. Для трения скольжения характерно истирание деталей, а для трения качения — смятие и выкрашивание. 

Изнашивание деталей, образующих неподвижные сопряжения, зависит от значения силы трения покоя. Для подвижных сопряжений изнашивание  деталей будет зависеть от характера  относительного перемещения трущихся поверхностей и от характера их смазывания. В сопряжениях различают трение без смазки, граничное и жидкостное трение. 
Трение без смазки происходит при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала всех видов, например между поверхностями фрикционных амортизаторов, тормозных колодок и колес и др. 

Износ деталей при сухом трении без смазки наибольший. 
Граничное трение — такое, когда на трущейся поверхности находится тонкий слой смазки, имеющий свойства, отличающиеся от объемных свойств жидкостей.

Жидкостным  принято называть трение скольжения, протекающее при разделении трущихся поверхностей таким слоем смазки, в котором проявляются ее объемные свойства, вследствие чего износ оказывается  ничтожным. 

Процесс трения является устойчивым, сопротивление  движению деталей  определяется  вязкостью

Трение  имеет двойственную молекулярно-механическую природу, обусловленную деформированием  тонкого поверхностного слоя и преодолением межмолекулярных связей, возникающих  между сближенными участками  трущихся поверхностей. 

При перемещении сопряженных поверхностей происходят соединение и разъединение контактов, а их материал значительно  деформируется. Пятна касания, которые  образуются, существуют и исчезают при совместном действии нормальных и тангенциальных сил, называются фрикционными связями. 
Различают следующие пять видов нарушения фрикционных связей:

- упругое  и пластическое оттеснение металла;  срезание неровностей; 

- схватывание  пленок и их разрушение; 

- глубинное  схватывание, сопровождающееся вырывом металла. 

Первые  три вида возникают при механическом взаимодействии поверхностей, а четвертый  и пятый при молекулярном.