سایش مواد – مکانیکی، خورنده و چسب

سایش مواد

سایش فرآیندی است که از طریق تماس صورت می گیرد. در نتیجه ذرات مواد جدا می شوند و زباله های ایجاد شده آن را تسریع می کنند. اندازه گیری جزئیات کاهش یافته به معنای شل شدن بزرگ بین قطعات است. این کار به ضربات و سر و صدای شدیدتر ختم می شود و طول عمر دستگاه را تا حد زیادی کاهش می دهد.

در انواع شرایط و مواد وجود دارد، خواه پلاستیک، فولاد سازه ای یا فولاد ضد زنگ . حتی فولادهای مقاوم در برابر سایش نیز تسلیم این اثرات می شوند. خواص مکانیکی مناسب مواد همچنان می تواند سرعت سایش را کاهش دهد. سایش مواد را می‌توان با استفاده از مجموعه‌ای از روش‌های آزمایش غیرمخرب برای تأیید اینکه محصول مورد استفاده هنوز در محدوده‌های عملیاتی مجاز قرار دارد، کنترل کرد.

ورق تفلون به دلیل خواصی مانند ضریب سایش کم، مقاومت در برابر حرارت تا 260 درجه، مقاومت در برابر اسیدها و قلیاها، مقاومت نسبتاً بالا در برابر ضربه کاربرد فراوانی دارد.

مکانیسم های سایش متفاوت است. آنها می توانند هم فیزیکی و هم شیمیایی باشند. دلایل به عنوان مکانیکی، خورنده و چسب طبقه بندی می شود.

سایش مکانیکی

سایش مکانیکی ساده ترین نوع تخریب است. هر زمانی که قطعات یا ذرات به یکدیگر برخورد می کنند یا به یکدیگر برخورد می کنند، این اتفاق می افتد. متعاقباً، تکه‌های کوچک مواد شل می‌شوند و روند را تسریع می‌کنند.

سایش ساینده

اثر تغییر شکل ذرات کوچک یا برآمدگی های سطحی در هنگام اصطکاک، سایش سایشی ایجاد می کند. زمانی اتفاق می‌افتد که یک ماده سخت‌تر از دیگری باشد، در حالی که ماده نرم‌تر مصدوم است. سه مکانیسم اصلی سایش ساینده:

• برش – حذف مواد (مانند تراشکاری )
• تکه تکه شدن – در نتیجه برش، ترک ایجاد می شود و سایش بیشتر قطعات را می شکند
• شخم زدن – جابجایی مواد به طرفین در جهت تراشیدن

ذرات ساینده ممکن است با یک روان کننده، از هوا وارد سیستم شوند یا بقایای سایش قبلی باشند. سایش ساینده در بسیاری از زمینه هایی که ممکن است این نوع قطعات کوچک یافت شود، خطری است. برخی از نمونه ها تجهیزات معدن و حفاری و ماشین آلات کشاورزی و ساختمانی هستند.

سایش فرسایشی

سایش فرسایشی ناشی از برخورد ذرات جامد در سیالات و گازها با سطح ماده است. در اصل، حرکت لغزشی مختصر ذرات روی سطح آن را تخریب می کند. کارایی سایش فرسایشی با سرعت، شکل و سختی ذرات تعیین می شود.

با این حال، مهمترین عامل، زاویه برخورد قطعات ساینده و سطح تخریب کننده است. در مورد مواد انعطاف پذیر، حداکثر سایش در زوایای کوچک (حدود 20 درجه) رخ می دهد. از سوی دیگر، مواد شکننده واکنش متفاوتی نشان می‌دهند – حداکثر سایش در زوایای بزرگ (حدود 90 درجه) است.

اگر ذرات ساینده در سیالات باشند، مکانیسم آن فرسایش هیدرو-ساینده نامیده می شود. نمونه هایی از این اتفاق عبارتند از میکسرها، راکتورها، پمپ ها، توربین های آبی و غیره.

اگر شرایط مشابهی در گازها وجود داشته باشد به آن سایش فرسایشی گاز می گویند. این اثرات در سیستم های تهویه، دستگاه های حمل و نقل پنوماتیک، پروانه های هواپیما و غیره مشهود است.

سای کاویتاسیون

سایش حفره فقط در محیط هایی با مایعات ظاهر می شود. در هر ماده مایع حباب های کوچکی وجود دارد. هنگامی که فشار سیال به زیر فشار بخار اشباع آن کاهش می‌یابد، حباب‌های موجود ابتدا بزرگ می‌شوند. پس از آن، هنگامی که فشار دوباره افزایش می یابد، حباب های کاویتاسیون با سرعت های بالا تا 1000 متر بر ثانیه منفجر می شوند. این می تواند با فرکانس زیاد، تا 1000 بار در ثانیه انجام شود و منجر به شوک های هیدرولیکی و همچنین لرزش شود.

هنگام تماس با یک سطح فلزی، کاویتاسیون، در اصل، به سطح حمله می کند. مواد را می خورد و دائماً لکه های کوچک شل را می کوبد. یکی از نشانه های کاویتاسیون صدای ترک خوردن یا تق تق می باشد . بنابراین شنیدن چنین صداهایی در پمپ ها، لوله ها و امثال آن باید به عنوان یک هشدار تلقی شود.

سایش

بارهای تماس چرخه ای باعث سایش خستگی می شود. زمانی اتفاق می‌افتد که بار بیشتر از استحکام خستگی یک ماده باشد . این بار به طور مکرر اعمال می شود و در نتیجه یک سطح تغییر شکل می یابد. پس از مدتی، ترک هایی ظاهر می شود و سایش مداوم، قسمت هایی از مواد را شل می کند. این روند را بیشتر تسریع می کند.

سایش خستگی هم در چرخش و هم در لغزش وجود دارد. بنابراین، قطعات متحرک نیاز به روغن کاری دارند. روانکاری اجزا را با یک لایه نازک جدا می کند و اصطکاک را کاهش می دهد. اما اثر هنوز تا حدی وجود دارد. سایش خستگی به بلبرینگ ها، ریل قطار، چرخ قطار و غیره آسیب می رساند.

سایش خورنده

نوع دیگری از سایش خورنده است که به ویژه در فلزات آهنی رایج است . به آن سایش مکانیکی خورنده نیز گفته می شود زیرا در این حالت سایش مکانیکی با خوردگی همراه است . زیرمجموعه های آن سایش اکسیداتیو و فرسایش خورنده است.

سایش اکسیداتیو

سایش اکسیداتیو رایج ترین نوع سایش خورنده است. با سایش اکسیداتیو، ماده با اکسیژن واکنش می دهد. اصطکاک باعث تشکیل لایه ای با ساختار غنی از اکسید خاص می شود که ضخامت آن تنها 1 میکرومتر است. به چنین لایه نازکی فیلم می گویند. در زیر فیلم لایه ای از مواد تغییر شکل یافته است که با چگالی بالای دررفتگی مشخص می شود.

در مورد سایش اکسیداتیو معمولی، تنها ساختار سطحی با اعمال مکانیکی حذف می شود. فیلم اکسید دائماً خود را تجدید می کند و این روند را مداوم می کند. سرعت سایش اکسیداتیو به دما بستگی دارد.

سایش خورنده

سایش خورنده ناشی از اتصال سطوحی است که دائماً با دامنه کوچک (20 تا 30 میکرومتر) در حال ارتعاش هستند. معمولاً خوردگی با این حرکت همراه است. شکستن دائمی یک لایه اکسید شده تازه تشکیل شده و تجدید آن باعث سایش می شود. این نوع سایش در یاتاقان ها ، کلاچ ها و اتصالات چرخ دنده، اتصالات پیچ و مهره ای و غیره وجود دارد.

سایش چسب

نوع دیگری از سایش اما بدون هیچ گروه فرعی. سایش چسب (گالینگ) با چسبیدن ذرات یک سطح به سطح دیگر از طریق نیروهای مولکولی مشخص می شود. باعث توقف ناگهانی قطعات متحرک می شود که می تواند به معنای خرابی باشد.

سایش چسب در سرعت های کم (تا 0.6 متر بر ثانیه) و بالا (بیش از 0.6 متر بر ثانیه) اتفاق می افتد. با سرعت های کم، استحکام فشاری بر استحکام تسلیم مواد غلبه می کند و کمبود روان کننده یا لایه اکسید شده وجود دارد. با سرعت های بالا، مقاومت فشاری بالا است و دما تا 1500 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. هر دو سناریو باعث سایش چسب می شوند.