기계적 마모의 유형에는 어떤 것이 있나요?

기계적 마모는 서로 접촉하고 상대 운동을 생성하는 두 마찰 표면 사이의 마찰을 말하며, 이는 기계 부품의 움직임을 구성하는 마찰 저항을 생성하여 기계적 에너지 소비를 유발하고 열로 변환되어 기계가 마모됩니다.

전 세계 에너지 소비의 약 1/3~1/2이 마찰과 마모로 인해 발생하는 것으로 추정됩니다. 일반 기계 장비의 부품 중 약 80%가 마모로 인해 파손되고 폐기됩니다. 마찰은 피할 수 없는 자연 현상이며, 마모는 마찰로 인한 피할 수 없는 결과입니다. 둘 다 재료 표면에서 발생합니다. 마모는 부품이 모양과 크기를 바꿀 뿐만 아니라 다양한 물리적, 화학적, 기계적 변화를 겪는 미시적이고 역동적인 과정입니다.

마모는 일반적으로 접착 마모, 연마 마모, 피로 마모, 부식 마모, 프레팅 마모의 5가지 형태로 구분됩니다. 기계적 마모는 작업 과정에서 부품 간의 지속적인 마찰이나 매체의 침식으로 인해 기계 장비의 마찰 표면이 점진적으로 마모되어 부품의 기하학적 모양이 변경되고 강도가 감소하며 정상적인 상태를 유지하는 것을 말합니다. 기계가 원래의 정확성과 기능성을 상실하는 것을 기계적 마모라고 합니다.

기계적 마모의 마모 형태:

1. 접착 마모

두 마찰 표면이 고르지 않은 표면으로 인해 접촉하면 점 접촉이 발생하고 상대적인 마모가 발생합니다. 미끄럼 현상은 일정한 하중이 가해지면 접촉점에 소성변형이나 전단이 일어나 표면막이 파열되고 마찰면 온도가 상승하는 현상이다. 이때 표면 금속이 부드러워지거나 녹는다. 접촉점은 달라붙었다가 다시 붙어서 전단되는 과정을 반복하여 접착 마모를 유발합니다.

접착 정도에 따라 접착 마모의 종류도 다릅니다. 접착 조인트 표면에 전단이 발생하고 표면에 전달된 재료가 극히 미미한 경우 부드러운 금속의 얕은 층에서 전단이 발생하여 전달될 때 실린더 라이너와 피스톤 링의 일반적인 마모와 같이 경미한 마모라고 합니다. 단단한 금속 표면에 고하중을 가한 웜기어 쌍의 웜 마모와 같은 현상을 스미어링이라고 합니다. 부드러운 금속이 표면에 가까운 곳에서 전단이 발생하면 슬라이딩 베어링의 베어링 부시와 샤프트 사이의 마찰과 같은 단단한 표면이 긁힐 수 있습니다. 금속이 더 깊은 마찰 쌍의 양쪽 마찰 쌍이 잠겨 있는 곳을 박리라고 합니다. 예를 들어 베어링 부시의 용접층과 슬라이딩 베어링 샤프트가 더 깊은 부분에서 전단되는 경우입니다. 마찰 쌍이 압착되어 서로 상대적으로 움직일 수 없는 경우, 유막이 심하게 손상된 상태에서 과열, 표면 흐름, 긁힘 및 찢어짐이 계속 발생하는 것과 같은 것을 압착이라고 합니다. , 더 큰 이물질 경질 입자가 합금층에 부분적으로 매립되어 이물질이 샤프트와 마찰하여 열을 발생시킵니다. 위의 두 가지 효과가 중첩되어 접촉면의 접착력이 급격히 증가하여 샤프트와 슬라이딩 베어링이 서로 달라붙어 회전할 수 없으며 서로 물립니다.

2. 연마 마모

한 표면의 단단한 볼록한 부분이 다른 표면과 접촉되어 있거나 두 마찰 표면 사이에 단단한 입자가 있거나 입자가 박혀 있기 때문입니다. 두 개의 마찰 표면 중 하나에서 상대 운동을 한 후 두 표면 중 하나에서 재료의 변위로 인해 발생하는 마모를 연마 마모라고 합니다. 농업, 야금, 광업, 건설, 엔지니어링, 운송 및 기타 기계 분야에서 많은 부품이 침전물, 광물, 철가루, 재 등과 직접적으로 마찰하여 다양한 형태의 연마 마모를 일으킵니다. 통계에 따르면 연마 마모로 인한 손실은 전체 산업 마모 손실의 약 50%를 차지합니다.

조건이 매우 다르기 때문에 연마 마모는 일반적으로 다음 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

(1) 야금 기계의 많은 구성 요소는 재, 철 가루와 직접 접촉합니다. , 광석 입자는 서로 접촉하고 있습니다. 이 입자의 경도는 일반적으로 매우 높으며 모서리와 모서리가 날카로운 경우 금속 표면에 특정 압력이나 충격력이 가해지면 금속 부스러기가 깎여 나옵니다. 제로 표면. 이러한 형태의 마모를 치즐링 연마 마모라고 합니다.

(2) 연마재가 큰 압력으로 금속 표면에 작용하면(예: 파쇄기가 작동할 때 광석이 조 플레이트에 작용하는 경우) 접촉 지점에서 큰 압축 응력이 발생합니다. 이번에는 연성 재료의 변형과 피로를 유발하고 취성 재료의 경우 치핑과 벗겨짐을 유발하여 표면 손상을 유발합니다. 마찰 쌍에 들어가는 거친 입자의 상황도 이와 유사합니다. 부품이 이런 종류의 마모를 일으키는 조건은 연마재의 파괴점에 작용하는 압축 응력이 연마재의 압축 강도보다 커야 한다는 것입니다. 많은 연마재(모래, 돌, 철가루 등)의 압축 강도는 상대적으로 높습니다. 따라서 이러한 종류의 마모를 고응력 연삭 연마 마모라고 합니다.

(3) 연마재는 특정 속도에서 상대적으로 자유롭게 움직이며 마찰 표면과 접촉합니다. 연마재 마찰 표면의 수직력은 매우 작습니다. 가스(액체) 흐름이 작업 표면에서 연마재를 상대적으로 이동시키면 부품 표면이 긁히게 됩니다. 이러한 종류의 마모를 저응력 마모라고 합니다. . 예를 들어, 소결 기계에 사용되는 배기 팬 임펠러와 광산에 사용되는 진흙 펌프 임펠러의 마모는 저응력 연마 마모에 속합니다.

3. 피로 마모

주기적인 접촉 응력으로 인해 마찰 표면 재료의 미세한 부피가 반복적으로 변형되어 균열이 발생하거나 마이크로 칩이나 입자가 분리되는 마모, 피로 마모라고 합니다. 예를 들어, 구름 베어링의 전동체 표면, 기어 톱니의 피치 원 근처, 레일과 휠 사이의 접촉면에 피로 마모로 인해 작은 구멍이나 여드름 모양의 구멍이 자주 나타납니다.

기계 부품에 피로 반점이 나타난 후에는 장비가 작동할 수 있지만 기계의 진동과 소음이 급격히 증가하고 정확도가 크게 떨어지며 장비가 원래의 작동 성능을 잃게 됩니다.

그 결과, 생산되는 제품의 품질이 저하되고, 기계부품의 수명도 급격히 단축됩니다.

피로 마모의 주요 원인은 구름 마찰면에서 두 마찰면이 접촉하는 곳에 접촉 응력이 발생하고 표면층이 탄성 변형되기 때문입니다. 표층 내부에는 큰 전단응력이 발생합니다(이 취약한 부분은 균열이 발생하기 가장 쉽습니다). 접촉응력이 반복적으로 작용하여 일정 횟수에 도달하면 표면층 내부의 약한 부분에 균열이 발생하기 시작하며, 이때 접촉응력의 반복작용으로 표면층 외부에도 소성변형이 발생하게 됩니다. , 재료 표면이 경화되고 최종적으로 균열이 발생합니다. 결국 재료의 표면층에 균열이 발생하게 된다. 최대 전단응력과 압축응력의 방향이 45° 각도이기 때문에 균열도 표면에 대해 45° 각도를 이루고 있습니다. 균열에 의해 형성된 두 개의 새로운 표면 사이에는 윤활유의 쐐기로 인해 균열의 내벽에 엄청난 내부 압력이 발생하여 균열이 깊어지고 확장됩니다. 깨짐. 접촉 응력이 피로 마모의 주요 원인임을 알 수 있습니다. 접촉 응력을 줄이면 피로 마모에 대한 강도가 높아집니다. 물론 소재를 바꾸면 피로강도도 향상될 수 있다. 또한 윤활유는 접촉응력을 감소시키는 중요한 역할을 하며, 고점도 오일은 마찰면에서 쉽게 압착되지 않고 접촉면의 압력분포를 균일하게 하여 최대 접촉응력 값을 감소시키는 역할을 합니다. 마찰 표면에 오일이 충분하면 유막이 충격 에너지의 일부를 흡수하여 충격 하중으로 인해 생성된 접촉 응력 값을 줄일 수 있습니다.

4. 부식 및 마모

마찰 과정에서 금속은 주변 매체와 동시에 화학적 또는 전기화학적으로 반응하여 부식과 마모가 함께 작용하여 표면이 손상됩니다. 부품의 재질이 저하되는 것을 부식성 마모라고 합니다.

부식 마모는 산화 마모와 부식성 중간 마모로 나눌 수 있습니다. 대부분의 금속 표면에는 매우 얇은 산화피막이 있는데, 산화피막이 부서지기 쉽거나 산화율이 ​​마모율보다 낮으면 마찰 과정에서 쉽게 마모되어 새로운 산화피막이 형성됩니다. 산화막이 지속적으로 생성되고 마모되는 과정에서 부품 표면에 재료 손실이 발생하는데, 이는 산화 마모이지만 산화 마모율은 일반적으로 작습니다. 윤활유의 과도한 산도와 같이 주변 매체에 부식성 물질이 있으면 부품이 매우 빠르게 부식됩니다. 산화 마모와 마찬가지로 부식 생성물은 부품 표면에 생성된 후 마모 표면에서 마모됩니다. 반복적인 교번은 산화 마모보다 훨씬 높은 재료 손실을 유발하며 이를 부식성 매체 마모라고 합니다. 이 화학-기계적 복합 마모 공정은 일반 내마모성 재료에도 큰 파괴적인 영향을 미칩니다.

5. 프레팅 마모

상대적으로 낮은 진폭의 진동 운동으로 인해 발생하는 두 접촉 표면의 마모를 프레팅 마모라고 합니다. 비교적 고정된 관절 부위에 발생하기 때문에 쉽게 간과되는 경우가 많습니다. 프레팅 마모의 가장 큰 특징은 외부 하중 변화에 따라 매우 작은 진폭(100μm 미만, 일반적으로 2~20μm)의 상대 운동이 발생하여 마찰과 마모가 발생한다는 것입니다. 예를 들어, 키 연결부, 억지끼움, 볼트 연결부, 리벳 연결부 등에서 마모가 발생합니다. 프레팅 마모는 매칭 정확도를 감소시키고, 매칭 부품의 견고성을 감소시키거나 심지어 헐거워지게 하며, 연결 부품이 헐거워지거나 심지어 분리될 경우 심각한 사고로 이어질 수 있습니다. 또한 응력집중을 일으키기 쉽고, 연결부분의 피로파괴로 이어진다.