مکانیزم‎ های سایش:

مکانیزم‎ های سایش به فعل و انفعالات انرژیتیکی و ماده وابسته است که شامل چسبان (Adhesion)، خراشان (Abrasion)، خستگی سطحی (Surface fatigue)، ورقه‎ای شدن (Delamination)، تریبوشیمیایی (Tribochemical)، فرسایش (Erosion) و نوسان (Fretting) است.

  • چسبان:

یکی از مهم‎ ترین مکانیزم‎ های سایش است و اهمیت آن به جهت وفور این مکانیزیم در صنایع است که می‎توان سایش در قالب ‎های کشش عمیق و چرخ‎ دنده ‎ها به عنوان مثال نام برد. خسارات سطحی و حذف مواد از سطح در این نوع سایش هنگامی اتفاق می‎افتد که دو سطح نسبت به یکدیگر مالیده شوند. سطوح مواد کاملاً صاف نیستند و در نقاطی مالش به شدت اتفاق می‏افتد. در این نواحی که محل‎ های تمرکز تماس و فعل و انفعلات هستند به هم می‎چسبند و مواد را در امتداد سطح از هم دور می‎کند. این نوع سایش می‎تواند در یاتاقان ها و اجزاء ماشین‎ ها رخ می‎دهد. یکی از عوامل اثر بخش در کاهش این نوع سایش، استفاده از روان ‎کار است. وقتی دو سطح تماس که سطح سخت، سطح نرم را می‏ سایاند، حفره‎ هایی ایجاد می‎شود که خود حمل‎ کننده روان‎ کار محسوب می‎شود و سعی بر آن دارد نرخ سایش را کاهش دهد. بنابراین، در این رابطه افزایش موضعی سختی می‎تواند مؤثر باشد. به طور مثال در سیلندر یا پیستون افزودن فسفر، وانادیوم و کروم موجب تشکیل فسفیدها و کاربیدها می‏شود که سختی را در محل‎ های موضعی افزایش می‌دهد. بنابراین توزیع ماده روان‎کار و ضخامت فیلم روغن در منطقه تماس افزایش می‎یابد. جهت تشخیص مکانزیم سایش چسبان بایستی سطح منهدم‎ شده زیر میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) ارزیابی شود که وجود حفرات عمیق و پراکنده سایش چسبان را تأیید می ‎نمایند.

  • خراشان:

موقعی به‎وجود می‏آید که سطح زبر و سخت در مقابل یک سطح نرم، حرکت لغزشی داشته باشد و داخل آن باعث فرورفتگی و ایجاد شیار می‎شود. سایش خراشان دو حالت دارد که به دو جسمی و سه جسمی تقسیم‎بندی می‎شود. سخت‎کردن سطوح در حال سایش می‎توان نرخ سایش را کاهش دهد. به عنوان مثال مقاومت به سایش خراشان در مواد آهنی با افزایش کربن در سطح به بیش از ۳ درصد جهت تشکیل سمنتیت به کاهش نرخ سایش کمک می‎کند. استفاده از چدن سفید با کربن بیش از ۳ درصد مقاومت به سایش بسیار مناسبی دارد. فولاد آستنیتی منگنزدار با بیش از ۱۴ درصد منگنز در شرایط سایش خراشان به خوبی عمل می‎کند؛ زیرا سطح این فولاد تحت بار خراشان کار سخت می‎شود. به همین خاطر است که این فولاد عمدتاً به صورت ریخته‎گری (as-cast) استفاده می‎شود و کم‎تر ماشین‎کاری می‎شوند. ایجاد پوشش‌های سخت روی قطعه راه‌حل دیگر جهت افزایش مقاومت به سایش خراشان در ماده است. به عنوان مثال کامپوزیت تنگستن کاربید کبالت توسط فرایند لحیم‎کاری روی فولاد پوشش داده شود. اگر ماده از مواد داکتیل ساخته‌شده باشد مانند فولاد، براده‎های سایش خراشان آن به صورت حلزونی یا مارپیج مانند برداده‎های ماشین تراش دیده می‎شود. در مواد بسیار سخت بقایای سایش به صورت چیپسی شکل مشاهده می‎شود که از قسمتی از سطح ماده کنده شده است. در این نوع سایش مواد ساینده تیز و سخت در سطح قطعه فرو می‎روند و باعث ایجاد شیار (grooving) روی سطح ماده می‎شود. بنابراین حضور شیار روی سطح تحت سایش حضور مکانیزیم سایش خراشان را تأیید می‎نماید و اگر این شیارها منظم بود سایش از نوع دو جسمی است و اگر شیارها به صورت غیرمنظم باشد سایش از نوع سه جسمی است.

  • خستگی سطحی:

این نوع سایش منجر به کاهش ماده از سطح جسم می‎شود هنگامی که ترک‎های خستگی در سطح به یک‎دیگر ملحق می‎شود و باعث جدایش ذرات از ماده می‎شود. خستگی سطحی می‎تواند از طریق بارهای متناوب سطحی یا سیکل‎های حرارتی در ماده ایجاد شود. به طور مثال این نوع سایش در غلتک‎های نورد که تحت بارهای متناوب کششی و فشاری قرار می‎گیرد، رخ می‌دهد. ترک خستگی حرارتی در اثر گرم و سردشدن‌‎های متوالی به‎ویژه در موقعیت‎هایی که بارهای اصطکاکی وجود دارد (چرخ اکسترود سیم‎های فلزی) بیش‎تر ایجاد می‎شود. یکی از موادی که مقاومت به خستگی سطحی بالایی دارد فولاد آستنیتی حاوی ۱ الی ۳ درصد نیکل است. همچنین از جمله موادی که مقاومت به خستگی حرارتی بالایی دارند فولادهای سری AISI 23XX است. شکل قطعه تحت سایش خستگی مانند سایش چسبان است با این تفاوت که حفرات ایجادشده عمیق نیستند.

  • ورقه ‎ای‎ شدن:

این نوع سایش اولی بار در سال ۱۹۷۳ توسط suh مطرح شد. در این سایش زمانی که فرایند سایشی در سطح فعال می‎شود در قسمت زیرین سطح ماده در اثر تجمع نابجایی‎ها حفره‎هایی شکل می‎گیرند که با پیوستن این حرات ترک ایجاد می‎شود. ولی ترک که به یک حد بحرانی رسید ماده بین ترک و سطح جدا می‎شود. سطح سایش ورقه‎ای‎شدن و چسبان بسیار شبیه به هم است و راه تشخیص ان بررسی شکل ذرات است. ذرات کنده‎شده در سطح سایش از نوع چسبان کروی است و سطوح تیزی ندارند در حالی که در نوع ورقه‎ای‎شدن ذرات غیرمنظم و گوشه‎دار هستند.

  • تریبوشیمی:

از شاخص‎های اصلی این نوع سایش دو سطح در حال تماس است که با محیط مجاور واکنش نشان می‎دهد.

  • فرسایش:

سایش فرسایشی عبارت است از اتلاف ماده از یک سطح جامد به واسطه حرکت نسبی در تماس با یک سیال که شامل ذرات دیگری باشد.

  • نوسان:

این نوع سایش یک نوع به‌خصوصی از سایش چسبان است که در اثر لزرش کم‌دامنه دو سطح ایجاد می‎شود. عموماً این سایش در محل‌هایی ایجاد می‌شود که جزئی از ماشین از اتصالات محکم خود کمی منحرف‎شده یا دو قسمتی که به صورت پرس باهم جفت شده‌اند و یا در چرخ‎دنده‎های جفت‎شده با یکدیگر هستند. در این سایش معولاً پودرهای ریز و ذرات اکسیدی در اطراف تجهیزات تولید می‎شود که باعث زبرشدن سطوح قطعات می‎شود و به سطوح آسیب می‎رسانند. حرکت بین دو سطوح در این سایش از قبل تعیین‎نشده است و به علت انحرافات جزئی در حین کار این لرزش‎ها شکل می‎گیرند و منجر به سایش خواهند شد. اثرات ناخواسته این نوع سایش شامل لق‎شدن اتصالات و ایجاد خستگی و در نهایت شکست است. برای جلوگیری از این پدیده بایستی افزایش نیروی بست بین دو سطح درگیر در اتصالات محکم در نظر گرفته شود یا تمهیدات لازم جهت کاهش انحرافات در حین کار در اجزاء لحاظ شود. البته در برخی موارد به‌دلیل محدودیت در فضای موجود این راه‎حل به کار نمی‏آید. این نوع سایش عمدتاً در سیم‎بکسل‎های جرثقیل رخ می‎دهد. اگر این سایش بیش از حد شود به شکست خستگی منجر می‎شود.

 

کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت متعلق به شرکت پارس سایش خاورمیانه می‏ باشد.