Эрозионное изнашивание.

Эрозия в широком понятии – процесс поверхностного разрушения вещества под воздействием внешней среды. В машиностроении эрозия имеет более узкое понятие – разрушение поверхности материалов вследствие механического воздействия высокоскоростного потока жидкости, газа или пара. Разрушение металлов под действием электрических зарядов также относится к эрозии. Л.А. Урванцев подразделяет эрозию на газовую, кавитационную, абразивную и электрическую. Каждый вид эрозии имеет подвиды, являющиеся сочетанием отдельных видов, например, газовая эрозия может быть газоабразивной, газоэлектрической и т.д.

Эрозионное воздействие высокоскоростного потока жидкости, газа или пара в чистом виде слагается из трения сплошного потока и его ударов о поверхность. В результате трения происходит расшатывание и вымывание отдельных объемов материала. Скорость изнашивания в этом случае мала. Несравненно большая роль принадлежит динамическому действию потока или струи. В зависимости от свойств материала возможны вырывы отдельных объемов или групп зерен с неблагоприятной ориентацией в отношении приложенных сил. В пластических материалах, обладающих способностью наклепываться, вначале накапливаются микропластические деформации отдельных участков, а когда способность к упрочнению исчерпывается, эти участки разрыхляются и вымываются. Жидкость, внедряющаяся при ударах в образовавшиеся микротрещины, ведет себя подобно клину, раздвигая боковые стенки.

В начальный период на гладкой поверхности эрозия развивается весьма медленно, но после появления пораженных мест усиливается. Это объясняется повышением хрупкости поврежденного поверхностного слоя в связи с накоплением микротрещин, расклинивающим действием жидкости и усилением ударного действия из-за большого вихреобразования у поверхности.

Эрозионному изнашиванию подвержены стальные и чугунные поршневые кольца двигателей внутреннего сгорания. На них в результате прорыва газов между кольцом и цилиндром развивается эрозионное разрушение. Оно имеет вид продолговатых раковин ветвистого строения. Часто эрозионное изнашивание начинается с микроцарапин, возникающих при схватывании поверхностей трения. Эрозионное изнашивание во многих случаях было бы слабее, если бы не присутствие посторонних частиц в потоке. Если поток содержит абразивные частицы, то изнашивание становится эрозионно-абразивным. Поверхностный слой деталей насосов, гидравлических турбин, трубопроводов и их арматуры, сит, грохотов, центрифуг и тому подобных деталей машин размывается потоком воды, содержащей абразив. Скорость эрозионного изнашивания зависит от свойств твердых частиц, их концентрации, скорости движения в потоке и степени агрессивности воды. Усиливает абразивно-эрозионное изнашивание коррозия и кавитация. Все эти виды разрушения могут проявляться одновременно.

Горячая газовая эрозия пластических масс и теплозащитных покрытий получила название абляции. Это явление проявляется под воздействием аэродинамического нагрева при вхождении баллистического снаряда в плотные слои атмосферы или под действием высоконагретых отработавших газов при работе ракетных двигателей. Абляция сопровождается тепловыми и механическими эффектами и включает целый ряд явлений: эрозию от ударов твердых частиц и капель; срезание материала от действия аэродинамических усилий; шелушение (растрескивание и отпадение чешуек от теплового расширения); сдувание расплавленного металла потоком газов; сублимацию, испарение, пиролиз, сгорание.

Стойкость пластмасс к абляции зависит от теплопроводности. В противоположность металлам пластмассы должны иметь низкую теплопроводность. Лучше сопротивляются детали, отлитые под высоким давлением, чем при низком.