Кіріспе
Қатты беттердегі материалдың зақымдануы, біртіндеп алынуы немесе деформациялануы. Тозу – қатты беттердегі материалдың зақымдануы, біртіндеп алынуы немесе деформациялануы. Тозудың себептері механикалық (мысалы, эрозия) немесе химиялық (мысалы, коррозия) болуы мүмкін. Тозу және оған байланысты процестерді зерттеу трибология деп аталады. Машина элементтеріндегі тозу, сондай-ақ шаршау және иілу сияқты басқа да процестер функционалдық беттердің нашарлауына, соңында материалдың бұзылуына немесе функционалдылығының жоғалуына әкеледі. Осылайша, тозудың экономикалық маңызы зор, бұл туралы алғаш рет Жост есебінде айтылған. Металдардың тозуы беткі және беткі қабаттардың пластикалық ығысуы және тозу қалдықтарын құрайтын бөлшектердің бөлінуі арқылы жүзеге асады. Бөлшектердің мөлшері миллиметрден нанометрге дейін өзгеруі мүмкін. Бұл процесс басқа металдармен, металл емес қатты заттармен, ағып жатқан сұйықтықтармен, қатты бөлшектермен немесе ағып жатқан газдарға араласып кірген сұйық тамшыларымен байланыста болуы мүмкін. Тозу жылдамдығына жүктеме түрі (мысалы, соққы, статикалық, динамикалық), қозғалыс түрі (мысалы, сырғанау, домалану), температура және майлау, әсіресе шекаралық майлау қабатының түзілуі және тозу процесі әсер етеді. Трибожүйеге байланысты әр түрлі тозу түрлері мен тозу механизмдерін байқауға болады.
Wear is the damaging, gradual removal or deformation of material at solid surfaces. Causes of wear can be mechanical (e. g., erosion) or chemical (e. g., corrosion). The study of wear and related processes is referred to as tribology. Wear in machine elements, together with other processes such as fatigue and creep, causes functional surfaces to degrade, eventually leading to material failure or loss of functionality. Thus, wear has large economic relevance as first outlined in the Jost Report. Wear of metals occurs by plastic displacement of surface and near surface material and by detachment of particles that form wear debris. The particle size may vary from millimeters to nanometers. This process may occur by contact with other metals, nonmetallic solids, flowing liquids, solid particles or liquid droplets entrained in flowing gasses. The wear rate is affected by factors such as type of loading (e. g., impact, static, dynamic), type of motion (e. g., sliding, rolling), temperature, and lubrication, in particular by the process of deposition and wearing out of the boundary lubrication layer. Depending on the tribosystem, different wear types and wear mechanisms can be observed.
Тозу түрлері мен механизмдері
Тозу түрлері салыстырмалы қозғалыс, тозған беттегі немесе "механизмдегі" бұзылу сипаты, сондай-ақ оның өзін-өзі жаңартатын немесе негізгі қабатқа әсер етуі арқылы анықталады. Тозу механизмдері – физикалық бұзылу процестері. Мысалы, жабысу тозуының механизмі – жабысу. Тозу механизмдері және/немесе кіші механизмдері көбінесе бірімен-бірі үйлесіп, синергиялық әсер етеді, нәтижесінде тозу жылдамдығы жеке механизмдердің әсерінен гөрі артық болады.
Тіркегіштің тозуы
Жабысу тозуы үйкеліс байланысы кезінде беттер арасында кездеседі және әдетте бір беттен екінші бетке тозу қалдықтары мен материал қоспаларының қалаусыз жылжуына және жабысуына байланысты. Жабысу тозуының екі түрін ажыратуға болады: Жабысу тозуы салыстырмалы қозғалыс, "тікелей контакті" және пластикалық деформация нәтижесінде туындайды, бұл тозу қалдықтарын және материалды бір беттен екінші бетке ауыстырады. Жабысқақ күштер екі бетті бірге ұстайды, тіпті олар өлшенетін қашықтықпен бөлінген болса да, материалдың нақты ауысуымен немесесіз. Жалпы, жабысу тозуы екі дене бір-біріне сырғалғанда немесе қысылғанда пайда болады, бұл материал ауысуын күшейтеді. Бұл бет қабаттарындағы өте кішкентай фрагменттердің пластикалық деформациясы ретінде сипатталуы мүмкін. Әр беттегі өспелер немесе микроскопиялық биік нүктелер (беттің тегіс еместігі) оксидтер фрагменттерінің қаншалықты тартылып, басқа бетке қосылатынына әсер етеді, бұл атомдар арасындағы күшті жабысқақ күштерге және беттер арасындағы спонтанды экзотермиялық химиялық реакцияларға байланысты, әдетте сіңірілген түрлерде төмен энергиялы заттарды жасайды. Жабысу тозуы беттің тегіс еместігінің артуына және бастапқы беттен жоғары шығыңқылардың (яғни, дөңгелектер) пайда болуына әкелуі мүмкін. Өнеркәсіптік өндірісте бұл газ пайда болу деп аталады, ол тотыққан беттік қабатты бұзып, негізгі материалға қосылуына мүмкіндік береді, бұл жабысудың күшін арттырады.
Adhesive wear is caused by relative motion, "direct contact" and plastic deformation which create wear debris and material transfer from one surface to another. Cohesive adhesive forces, holds two surfaces together even though they are separated by a measurable distance, with or without any actual transfer of material. Generally, adhesive wear occurs when two bodies slide over or are pressed into each other, which promote material transfer. This can be described as plastic deformation of very small fragments within the surface layers. The asperities or microscopic high points (surface roughness) found on each surface affect the severity of how fragments of oxides are pulled off and added to the other surface, partly due to strong adhesive forces between atoms, and spontaneous exothermic chemical reactions between surfaces generally produce a substance with low energy status in the absorbed species. Adhesive wear can lead to an increase in roughness and the creation of protrusions (i. e., lumps) above the original surface. In industrial manufacturing, this is referred to as galling, which eventually breaches the oxidized surface layer and connects to the underlying bulk material, enhancing the possibility for a stronger adhesion
мұндағы – жүктеме, – тозу коэффициенті, – сырғанау қашықтығы, ал – қаттылық.
Соққыдан пайда болған тозу
Соққылық тозу екі дененің жанасуынан туындайды. Эрозиялық тозудан өзгеше, соққылық тозу әрқашан бір, нақты анықталған жерде пайда болады. Егер соққы қайталап орын алса, онда көбінесе соққы сәтінде тұрақты кинетикалық энергиямен болады. Соққылардың жиілігі өзгеріп отыруы мүмкін. Тозу екі денеде де болуы мүмкін, бірақ әдетте біреуінің қаттылығы мен беріктігі айтарлықтай жоғары болады және оның тозуы ескерілмейді.
Киімнің басқа түрлері
Ескірудің басқа, сирек кездесетін түрлері – кавитация және диффузиялық тозу.
Тозуды тексеру
Тозудың әртүрлі түрлері үшін, белгілі бір уақыт ішінде және нақты анықталған жағдайларда материалдың қанша алынатынын анықтау үшін бірнеше стандартты сынақ әдістері бар. ASTM International G 2 комитеті нақты қолданыстар үшін тозу сынақтарын стандарттайды, және олар үнемі жаңартылып отырады. Трибология және майлау инженерлерінің қоғамы (STLE) көптеген үйкеліс, тозу және майлау сынақтарын тіркеген. Стандартталған тозу сынақтары, сынақ сипаттамасында көрсетілгендей, нақты сынақ параметрлері жиынтығы бойынша материалдарды салыстыруға мүмкіндік береді. Өнеркәсіптік қолданыстарда тозуды дәлірек болжау үшін, нақты тозу процесін имитациялайтын жағдайларда тозу сынақтарын жүргізу қажет. Абразивтік тозу сынағы – бұл ұсақ бөлшекті материалдың тозуға төзімділігін өлшеу үшін жасалатын сынақ.
Сырдың үлгісі
Рейе-Аршард-Хрущев тозу заңы – тозуды болжаудың классикалық моделі.
Тозу коэффициенті
Тозу коэффициенті – материалдардың тозуын өлшеу, сипаттау және олардың арасындағы байланысты анықтау үшін қолданылатын физикалық шама.
Майлау материалдарын талдау
Майлау материалдарын талдау – тозуды өлшеудің балама, жанама әдісі. Мұнда тозу, сұйық майлау құралында тозу бөлшектерінің болуы арқылы анықталады. Бөлшектердің сипатын толығырақ білу үшін химиялық (мысалы, XRF, ICP OES), құрылымдық (мысалы, феррография) немесе оптикалық (мысалы, жарық микроскопиясы) талдаулар жасауға болады.