Классификация слоев износа и виды поверхностных обработок. Применяемые каменные и вяжущие материалы - Технология строительства дорожного полотна

В технической литературе описано несколько классификаций видов износа и факторов влияющих на его величины

На поверхностях деталей нетрудно обнаружить в каждом конкретном случае определенные следы изнашивания: на одних еле заметные трещины, на других отслаивание тонких пленок металла, на третьих как бы вырванные участки поверхности и т. д. Многообразие видов разрушения поверхностей причин, их вызывающих, затрудняет классификацию видов износа. Вид износа зависит от величины нагрузки и ее характера, скорости относительного перемещения трущихся поверхностей и температур между ними, среды, в которой работают детали, материалов, из которых они изготовлены, их обработки и целого ряда других факторов.

До сих пор нет единой общепризнанной классификации видов износа. Значительное число работ, посвященных изучению трения и изнашивания деталей машин, проведено Б. И. Костецким. В результате этих исследований было установлено:

Каждая работающая деталь или сопряжение деталей подвергается четко выраженному ведущему виду износа, определяющему стойкость детали при эксплуатации; одновременно могут иметь место сопутствующие виды износа, мало влияющие на работу трения;

В основе процессов, происходящих при различных видах износа, лежат явления, подчиняющиеся закономерностям физики твердого тела и металловедения. Согласно классификации, предложенной Б. И. Костецким, основными видами износа деталей машин являются: износ схватыванием 1-го рода, окислительный, тепловой (схватыванием 2-го рода), абразивный, осповидный (усталостный).

Износ схватывания 1-ro рода -- процесс интенсивного разрушения поверхности детали, выражающийся в пластических деформациях поверхностных слоев, в возникновении и разрушении местных металлических связей между двумя контактирующими поверхностями. При разрушении связей происходит вырывание частиц с поверхности менее прочного металла и их налипание на поверхности трения, а также царапание поверхности упрочненным местом.

Износ такого вида получается при трении скольжения с малыми скоростями относительного перемещения трущихся поверхностей (менее 1 м/с для стали) и удельными давлениями, превышающими предел текучести металла на участках фактического контакта, а также при отсутствии смазки и защитной пленки окислов.

Интенсивность изнашивания и коэффициент трения при износе схватывания 1-.го рода наибольшие по сравнению с другими видами износа, поэтому этот вид износа нежелателен.

Окислительным называется такой вид износа, при котором характеристики работы трения зависят от явления диффузии кислорода в металл деформируемых при трении поверхностных слоев, образования твердого раствора кислорода в металле и его химических соединений. Этот вид износа возникает при трении качения и при трении скольжения, причем в последнем случае окислительный износ является ведущим.

Окислительный износ имеет наиболее широкое распространение, он, например, характерен для стенок цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Интенсивность изнашивания при окислительном износе меньшая, чем при других видах износа и поэтому относится к допустимым видам износа.

Тепловым износом называется процесс разрушения поверхностей деталей машин вследствие нагрева зоны трения до температуры размягчения металла. Разрушение при этом виде износа является следствием образования металлических связей: между контактирующими поверхностями, смятия, налипания и оплавления металла.

Этот вид износа распространен в деталях тяжело нагруженных быстроходных машин, работающих при трении скольжении с большими скоростями относительного перемещения трущихся поверхностей (более 3-4м/с при скольжении по стали.

Абразивный износ наиболее простой вид простой вид разрушения поверхностных слоев металлов при трении скольжении. Он характеризуется микро пластичными деформациями и срезанием метала тонких поверхностных слоях твердыми абразивными частицами среды, в котором происходит работа деталей.

Твердые абразивные частицы, скользя под давлением по поверхности деталей, срезают на стружки деформируют микрообъемы поверхностных слоев.

Интенсивность абразивного изнашивания определяется прежде всего соотношением микро твердости зерен абразива и метала, а так же скоростью давления при трении. Этот вид износа характерен для рабочих органов строительных машин работающих в абразивной среде (щеке и бронеплиты и камнедробилок, винты, барабаны бетономешалок), детали, соприкасающихся с грунтом (звенья гусеничного хода, ковшей экскаваторов, ножи от валов бульдозеров и т. п).

Осповидным называется такой износ, при котором процесс с разрушения поверхностей деталей является следствием микроскопических деформаций сжатия, упрочнения поверхностных слоев, возникновения остаточно напряжений в них и явления усталости металла при повторно-переменных нагрузках. При осповидном износе разрушение характеризуется появлением микро и микроскопических трещин расположенных под наибольшим углом и к поверхности трения, с последующими развитиями их и осповидной углублений и впадины.

Этот вид износа наблюдается при трении качения и является ведущим для подшипников качения зубьев тяжело нагруженных шестерен.

Виды поверхностных обработок

    1. Однослойная поверхностная обработка с однократным распределением вяжущего и щебня. Применяется для создания шероховатой поверхности и слоя износа дорожной одежды с достаточной прочностью. Это самый распространенный вид шероховатой поверхностной обработки, наиболее подходящий для всех видов движения. Чаще всего она устраивается из щебня фракций 5-10 мм. 2. Однослойная поверхностная обработка с двойным распределением щебня. На слой нанесенного вяжущего сначала рассыпают крупную фракцию щебня (например, 10-15 или 15-20 мм), прикатывают катком, а затем рассыпают более мелкую фракцию щебня (например, 5-10 мм) и уплотняют. Применяется на дорогах с интенсивным движением и высокой скоростью движения. Такая поверхностная обработка способствует улучшенной герметичности покрытия, устранению мелких неровностей и деформаций, лучше распределяет усилия от колес автомобилей. Особенно эффективно такая обработка работает на хорошем жестком основании. 3. Двухслойная поверхностная обработка. На первый слой разлитого вяжущего рассыпают крупную фракцию щебня и уплотняют. Затем разливают второй слой вяжущего, рассыпают более мелкую фракцию щебня и окончательно уплотняют. Применяется на покрытиях с недостаточной прочностью, при наличии сетки трещин, ямочности, колей, при высокой интенсивности движения, т. е. в тех случаях, когда необходимо не только создать шероховатый слой износа и защитный слой, но и улучшить ровность, несколько повысить прочность и сдвигоустойчивость. Применяется также на цементобетонных покрытиях. 4. Поверхностная обработка типа "сэндвич". На покрытие рассыпают щебень более крупной фракции, затем распределяют вяжущее, рассыпают щебень мелкой фракции и уплотняют. Структура получаемого слоя поверхностной обработки сравнима с однослойной поверхностной обработкой, устроенной путем розлива вяжущего и двойной россыпью щебня. Такая поверхностная обработка рекомендуется при неоднородном по ровности покрытии для его выравнивания и некоторого усиления. Применяется на дорогах второстепенного, местного значения.

При выборе способа устройства поверхностной обработки покрытий необходимо учитывать ее назначение, условия движения на дороге, климатические условия района строительства, показатель твердости дорожного покрытия, наличие материалов и средств механизации.

Щебень -- остроугольные куски горных пород размером от 5 до 70 мм, получаемые при механическом или природном дроблении бута (рваный камень) или естественных камней. Его используют в качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей, устройства оснований.

Гравий -- окатанные куски горных пород размером от 5 до 120 мм, также используется для приготовления искусственных гравийно-щебеночных смесей.

Песок-- рыхлая смесь зерен горных пород размером от 0,14 до 5 мм. Он образуется обычно в результате выветривания горных пород, но может быть получен и искусственным путем -- дроблением гравия, щебня, и кусков горных пород.

Природный битум -- твердое вещество или вязкие жидкости, состоящие из смеси углеводородов.

Асфальтовые породы -- горные породы, пропитанные битумом (известняки, доломиты, песчаники, пески и глины). Битум извлекают из них нагревом, или же применяют эти породы в молотом виде (асфальтовый порошок).

Асфальтиты -- породы, состоящие из твердого природного битума и др. органических веществ, нерастворимых в сероуглероде.

Похожие статьи




Классификация слоев износа и виды поверхностных обработок. Применяемые каменные и вяжущие материалы - Технология строительства дорожного полотна

Предыдущая | Следующая