L ỜI NÓI ĐẦU
2.1.3 Sự mòn bề mặt và đặc trưng cửa chúng
Khi chế tạo các bề mặt kỹ thuật (bề mặt của các chi tiết máy) nhất thiết phải tôn trọng những vấn đế sau:
+ Những yêu cầu về chất lượng đứng trên quan điểm hình học được trình bày t rên bảo vẽ kết cấu (kích thước , độ nhấp nhô, độ bóng ,v.v...).
+ Những yêu cầu về chất lượng trên quan điểm về khả năng làm việc cảu lớp bề mặt chi tiết đối với tải trọng chi tiếtlàm việc trong điều kiên của nó.
Nhưng trong kỹ thuật mọi hiện tượng rất hiển nhiên là mỗi tải trọng đều dẫn đến tác hại hư hỏng bề mặt chi tiết- cụthể là sự mài mòn của chi tiết.
Vậy sự mài mòn của bề mặt chi tiết là sự thay đổi không mong muốn bề mặt vật thể rắn (các chi tiết máy).
Các chi tiết máy có thể do tác dụng chia cắt bằng lực cơ học của các phần tử rắn từ bề mặt chi tiết (các hạt mài) hoặc cũng có thể do những khuyết tật về lý hoca của lớp bề mặt. Trường hợp đặc biệt là sự kết hợp của cả hai hiện tượng trên.
-Đặc trưng cho quá trình tác dụng phá hỏng cơ học được gọi là sự mài mòn. -Đặc trưng chotác dụng lý hoá gọi là sự gỉ (phần này sẽ trình bàyở phần sau)
1. Sự mòn cơ học
Mòn cơ học có thể xuất hiệntheo hai dạng cơ bản sau: - Khi có chuyển động của kim loại trên kim loại.
- Khi có chuyển động của môi trường phi kim trên trên bề mặt kim loại.
Loại mòn này thường xảy ra trên các bề mặt chịu tải trọng cơ học (tải trọng tĩnh hoặc động) do hậu quả chuyển dịch của các hạt cứng cùng với tải trọng tác động rất lớn sẽ mài mòn bề mặt. Loại này thường xảy ra nhiều ở các chuyển động trượt hoặc lăn giữa kim loại với kim loại hoặc cũng có thể giữa kim loại với vật liệu phi kim loại.
Sự mài mòn cơ học cảu vật liệu nói chung xảy ra là kết quả của sự không đồng đều về mặt vĩ mô và vi mô của các bề mặt tiếp xúc với nhau. Do tác dụng cơ học, các nhấp nhô bề mặt bị cắt đứt khichúng có chuyển động tương đối với nhau.
Thực chất quá trình mài mòn này rất phức tạp có rất nhiều hiện tượng xảy ra như biến dạng, ô xít hoá , v.v...
Quá trình mài mòn thường xảy ra mãnh liệt ở giai đoạn đầu, sau đó hầu như sự mài mòn xảy ra rất chậm (hình 2.1).
Hình 2.1. Sựmài mòn theo thời gian của bề mặt
Dưới tác dụng cơ học, các nhấp nhô tế vi của bề mặt trượt sẽ dần dần bị giảm.
Khi nghiên cứu về mòn người ta thấy có nhiều loại mòn những có những đặc điểm khác nhau. Theo B.I.Kotexki có thể chia mòn thành các loại sau:
+ Mòn do ô xít hoá
Sự mòn này xảy ra do hậu quả cuả sự khuyếch tán ôxy do lớp bề mặt kim loại bị biến dạng. Do sự khuyếch tán đó đã tạo nên trong lớp bề mặt của kim loại dung dịch đặc của ôxýt sắt nằm trong sắt như FeO, Fe3O4 ,Fe2O3.
Trong quá trình mòn, đồng thờicó hai quá trình diễn biến sau:
- Một quá trìnhđược đ ặc trưng cho sự tác dụng cơ học , được biểu thị như sự mòn lớp bề mặt.
- Một quá trìnhđược đặc trưng cho quá trình lý hoá, quá trình này sự khuyếch tán ôxy cào các phầntử kim loại.
Sự mài mòn do ô xít hoá xảy ra theo hai pha, ở pha đầu là sự tạo ra dung dịch đặc và tạo trên bề mặt một lớp ô xít. Pha thứ hai là sự chuyển biến lớp bề mặt thành lớp rất cứng và dòn,đóng vai trò như những hạt mài , do vậy không những chúng làm tăng sự ma sát mà còn làm tăng thêm sự mài mòn.
Sự mài mòn ô xít hoá thường thấy ở các ô trượt,ở các trục khuỷu, bánh răng,... + Sự mài mòn do nhiệt.
Khi hai chi tiết chuyển động tương đối với nhau sẽ dẫn đến có ma sát ở bề mặt tiếp xúc.
Cácứng suấtnày trải ra trong chi tiết hoặc trên toàn bộ bề mặt lăn của chi tiết.Ứng suất này lặp đi lặp lại theo chu kỳ của tải trọng (tải trọng chu kỳ) sẽ gây ra sự mỏi.Sự mỏi đó sẽ làm phá hỏng lớp bề mặt.
Mòn do mỏi biểu hiện như các khe nứt tế vi-các khe nứt này thường nghiên một góc rất nhỏ với bề mặt ma sát và sẽ phát triển thành các hổ sâu (hố rỗ). Mòn do mỏi thường gặp ở các ô lăn và các bánh răng.
Đặc trưng cho mòn rỗ là quá trình mòn xảy ra có kèm theo sự mòn do ô xít-hoá - sự mòn này phát triển trong các lớp bề mặt.
2. Sự mòn của kim loại do tác dung của môi trường các dòng chảy
Các chi tiết máy làm việc trong môi trường của dòng chảy phàn lớn sinh mòn. Dạng mòn nàyđược quan niệm như dạng mòn cơ học, môi trường dòng có các phần tử cứng riêng (hạt mài) hoặc chính là dòng của các chất lỏng bề mặt, các chất khí. Với dòng chất lỏng hoặc khí có chứa cả các hạt chât lỏng chung sẽ làm phá hỏng bề mặt. Sự phá huỷ bề mặt như vậy cũng gọi là sự mòn. Nhưng sự mònở đây phải hiểu là sự phá huỷ và mài mòn bề mặt vật là do tác dụng cơ học của vật thể nào đó chuyển động theo bề mặt đó.
Theo quan điểm phương pháp dẫn đến sự mòn, cũng chia làm ba loai: + Mòn do tác dụng cắt hoặc mài của các vật liệu cứng (hạt mài). + Mòn do tác dụng của chất lỏng- tức là mòn thuỷ lực.
+ Mòn do tác dụng của khí tức là mòn khí nén.