nghiêng cứu thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ Diezen D12, chương 4 pps

Chương 4: Hao mòn
1.2.1. Khái niệm
Hao mòn: là sự thay đổi dần các quy luật của hình dạng, kích
th
ước, trọng lượng, cấu trúc và các tính chất ban đầu của máy móc
theo th
ời gian trong những điều kiện và chế độ sử dụng bình
t
hường.
Nh
ững thay đổi ấy có thể mang tính đơn điệu hoặc có những
đột biến rõ rệt. Chúng có thể bao gồm những thể tích vĩ mô, vi
mô, ho
ặc siêu vi mô. Ở mức độ đáng kể, tính chất của những thay
đổi ấy phụ thuộc vào động học chuyển động (loại ma sát lăn hay
tr
ượt), điều kiện tải cơ học, sự có mặt và thành phần của các môi
tr
ường rắn, lỏng hoặc khí, dạng bôi trơn, nồng độ ôxy, vật liệu
(thành phần hoá học, cấu trúc, tính chất cơ học và phương pháp gia
công v.v…). Nh
ững thay đổi ấy có thể là có ích (làm bình thường
hoá ma sát ngoài và gi
ảm hao mòn đến mức nhỏ nhất) hoặc dẩn
đến
những hiện tượng hư hỏng rỏ rệt, không cho phép.
Mòn cặp ma sát : là mòn hai bên bề mặt tiếp xúc có chuyển
động tương đối
của các cặp lắp ghép chi tiết trong điều kiện sử dụng.
Tốc độ mài mòn: là tỷ số giữa tốc độ mòn chi tiết với thời gian
s

ảy ra sự mài
mòn
.
Cường độ mài mòn: là tỷ số giữa độ mòn chi tiết (hay mẫu
thử) với quảng
đường ma sát hay khối lượng công việc đã hoàn thành.
Lượng mòn giới hạn: là lượng mòn nếu sử dụng tiếp sẽ gây
h
ư hỏng, hoặc
không kinh tế hoặc giản độ tin cậy của cơ cấu.
Bên cạnh khái niệm về hao mòn cần đưa vào thuật ngữ “sự hư
hỏng” của các
b
ề mặt chi tiết trong quá trình ma sát .
Sự hư hỏng: là quá trình thay đổi rỏ rệt và không đồng điều về
trạng thái hình học của các bề mặt ma sát
củng
như về cấu trúc và
tính ch
ất của lớp bề mặt. Hư hỏng thể hiện ở sự thay đổi các đặc
tính hình học vĩ mô, cấu trúc, tính chất và trạng thái ứng suất của
các lớp bề mặt.
1.2.2. Phân
lo
ại
Khi làm việc các chi tiết máy thường chiệu tác dụng đồng thời của
nhiều yếu tố: cơ, hoá, điện… tuỳ trường hợp yếu tố này hay yếu tố
kia gây ảnh hưởng chính đến hao mòn, các yếu tố khác là phụ.
Người ta phân chia sự hao mòn và hư hỏng dựa trên các dấu
hiệu biểu lộ rỏ rệt bên ngoài, còn các cơ chế của sự phát triển nội

tại của chúng là đặc thù. Điều đó làm đơn giản bớt vấn đề phân định
giới hạn của chúng.
Theo nguyên nhân chính ta có th
ể chia hao mòn ra làm các
lo
ại: ăn mòn hoá học; hao mòn do tương tác vật lý là chính và hao
mòn do ma sát .
1.2.2.1. Ăn mòn hoá học, điện
hoá học
Ăn mòn hoá học là sự hao mòn xảy ra do tác dụng của các
ph
ản ứng hoá học
giữa các chi tiết với môi trường
l
ỏng, khí,…
Ăn mòn điện hoá xảy ra do tác dụng đồng thời của các phản
ứ
ng hoá học và các dòng điện cực nhỏ tự nhiên trên bề mặt chi tiết
máy khi nó làm việc trong môi trường ẩm và có chất điên phân.
1.2.2.2. Hao mòn
ôxy hoá
Hao mòn ôxy hoá là quá trình phá hoại dần dần bề mặt của chi
ti
ết (hay mẫu thử) trong khi ma sát, do tương tác giữa các lớp kim
lo
ại bề mặt hoạt tính bị biến dạng dẻo với ôxy của không khí hay
c
ủa dầu bôi trơn bị hấp phụ trên bề mặt gây ra.
1.2.2.3. Hao mòn do tương
tác v

ật lý
Loại này có thể chia ra
nhi
ều dạng:
Bào mòn: là sự phá hoại bề mặt chi tiết máy dưới tác dụng va
đập lặp đi lặp lại
nhiều lần của dòng tia chất lỏng hoặc khí gây nên các hư
hỏng cục bộ.
Xói mòn: là sự phá hoại bề mặt các chi tiết máy tiếp xúc với
ch
ất lỏng chuyển động với vận tốc thay đổi.
Xói mòn biến dạng: xuất hiện khi có sự tách rời dòng chảy ra
kh
ỏi biến dạng
ch
ả
y.
Xói mòn khe h
ở: xuất hiện khi có chất lỏng chảy qua khe hở
với vận tốc lớn.
Xói mòn gián đoạn: xuất hiện khi có dòng chảy gặp phải những
ch
ổ mấp mô
ho
ặc chướng ngại vật phải chảy
vòng qua.
1.2.2.4. Hao mòn do
ma sát
Hao mòn do ma sát là sự hao mòn diễn ra do tác động đồng thời
c

ủa các tương tác cơ, lý, hoá xảy ra tại vùng tiếp xúc của hai chi tiết
máy (hoặc giữa chi tiết máy với môi trường lỏng, khí) có chuyển
độ
ng tương đối so với nhau.
Trong quá trình ma sát do nh
ững tương tác cơ – lý – hoá … trên
b
ề mặt chi tiết xuất hiện lớp bảo vệ có tính chất khác hẳn kim loại
gốc phía trong. Nếu lớp bảo vệ là đủ mỏng sự tạo thành các cấu
trúc thứ cấp phân bố điều trên bề mặt, làm giảm quá trình ma sát
ngoài và ng
ăn cản sự phát triển của hiện tượng tróc. Các cấu trúc
b
ảo vệ thứ cấp bị bong ra rồi
ạ
l i được tạo thành theo chu kỳ một
cách ổn định, chúng ta có dạng hao mòn cơ hoá bình thường.
N
ếu sự tan vỡ lớp bảo vệ
không
phải đơn thuần do tương tác
c
ủa các chi tiết tiếp xúc, mà chủ yếu do tác dụng của các
hạt
mài
t
ự nhiên (cát, bụi, đất đá,…) không sắc và ít cứng gây ra, chúng ta
có ki
ểu hao mòn cơ hoá của mài mòn.
N

ếu hao mòn xảy ra không chỉ tồn tại ở lớp màng bảo vệ mỏng
mà
ở lớp kim
lo
ại gốc, ta có dạng hao mòn không bình thường. Dạng này
có m
ột số loại:
Tróc
lo
ại I
 Là quá trình hư hỏng không cho phép của các bề mặt ma sát do
k
ết quả
của sự hình thành của mối liên kết kim loại cục bộ, sự biến dạng và
s
ự phá huỷ các liên kết ấy kèm theo sự bong tách các hạt kim loại
hay bám dính các hạt ấy lên bề mặt tiếp xúc. Ở dạng hư hỏng này,
t
ốc độ quá trình hình thành các liên kết kim loại vượt quá tốc độ của
các quá trình khác và chiếm ưu thế. Trong những điều kiện như vậy,
biến dạng dẻo sẽ gây nên sự thay đổi trạng thái bề mặt, phá hoại các
màng ôxyt và các l
ớp màng dầu bôi trơn bị hấp phụ, làm cho bề
mặt lộ ra những đoạn thuần khiết. Do kết quả của biến dạng các lớp
kim lo
ại bề mặt sẽ bị hoạt hoá.
Bảng 1.1: những số liệu về trạng thái bề mặt và các lớp bề mặt của
kim loại:
Độ nhẵn
3 – 4

Độ sâu lớp bị phá hoại Dưới 0.50mm
Nhiệt độ lớp bề mặt Dưới 100 °C
S
ự
thay
đ
ổi t
h
ành
ph
ần
hoá
h
ọc
v
à
thành
p
h
ần
l
ớ
p b
ề
m
ặt
Không
Sự thay đổi tương đối độ cứng lớp bề mặt Dưới 2
Hệ số tăng thể tích lớp bề mặt 1,01
Ứng suất trong lớp bề mặt Nén

Dạng phá hoại ở lớp bề mặt Dẻo – giòn
Tốc độ quá trình phá hoại
10 – 15

k
/ h
Các quá trình hấp phụ kèm theo
Ôxy
hoá
nh
i
ệt
đ
ộ
th
ấp
Hình 1. 5: Mô hình cấu trúc của lớp bề mặt
Tróc loại I xuất hiện khi ma sát trượt với những tốc độ dịch
chuy
ển tương đối nhỏ và các áp suất riêng vượt quá giới hạn chảy
trên những đoạn tiếp xúc thực khi không có lớp dầu bôi trơn và lớp
màng ôxýt b
ảo vệ ngăn cách. Trong chân không (bắt đầu từ độ
chân không 10
-5
mmHg trở đi) dạng hư hỏng này có thể xuất
hiện
-
20
-

ngay cả trong trường hợp ma sát lăn. Tróc loại I là một trong những
d
ạng hư hỏng
nguy hi
ểm nhất và thể hiện rỏ nhất của chi tiết máy.
Tróc loại II
- Tróc loại II là quá trình hư hỏng không cho phép của bề mặt
ma sát , thể hiện rõ ở sự tạo thành những mối liên kết kim loại cục
bộ, sự biến dạng và sự phá huỷ các liên kết ấy, ở sự tạo thành các
v
ết nứt, ở sự làm nhũn bề mặt sự dịch chuyển kim loại và sự tách
các h
ạt kim loại ra khỏi bề mặt ma sát. Ở dạng hư hỏng này, tốc độ
hình thành các mối liên kết lim loại vượt quá tốc độ của các quá
trình khác và chi
ếm ưu thế. Sự bào mòn do tróc loại II gây ra cũng
do bong tách hay bám dính c
ủa lớp kim loại gốc, do sự phá huỷ
các
mối
liên kết kim loại như trường hợp tróc loại I nhưng xảy ra ở
nhiệt độ cao, do vận tốc trượt và tải pháp tuyến lớn gây ra.
Bảng 1.2: vài số liệu trạng thái bề mặt và các lớp bề
mặt kim
loại
Độ nhẵn
5
–
6
Độ sâu của lớp bị phá hoại Dưới 0,10mm

Nhiệt độ lớp bề mặt Dưới 1500 °С
S
ự
thay
đ
ổi th
ành
p
h
ần
hoá
h
ọc
và pha
c
ủa
l
ớ
p b
ề
m
ặt
Các
c
ấu
trúc
xu
ất
hi
ện

do
k
ết quả
của
quá
trình
nh
i
ệt
(tôi
th
ứ
c
ấp,
ra
m
).
S
ự
thay
đ
ổi
t
ư
ơ
n
g
đ
ối của
đ

ộ
cứng các
l
ớ
p b
ề
m
ặt
Khi tôi: đến 2
Hệ số thay đổi thể tích lớp bề mặt 1,01 – 1,02
Ứng suất lớp bề mặt
Ứ
ng
s
u
ất
l
à
m
v
i
ệc:
nén;
ứ
n
g
su
ất
dư:
k

éo.
-
21
-
Hiện tượng tróc loại II có thể xuất hiện cả trong quá trình
ma sát khô hay có bôi tr
ơn giới hạn. Khi có ma sát giới hạn,
tróc lo
ại II xuất hiện ứng với các tốc độ trợt và áp suất cao hơn
và g
ắn liền với các quá trình hấp phụ dầu bôi trơn kèm theo.
Trong th
ực tế, tróc loại II thường xuất hiện nhiều nhất ở
những cặp lắp ghép làm việc trong điều kiện bôi trơn giới hạn
ổn địn
h. Điều kiện này bị phá hoại khi đình chỉ việc cung cấp
dầu bôi trơn thích hợp. Tróc loại II là một hiện tượng nguy
hi
ểm và khá phổ biến.
Hình 1.6: Cấu trúc của lớp bề mặt khi bị tróc loại II.