वियर: Difference between revisions

Revision as of 12:02, 21 June 2023

रियर (चालित) साइकिल स्प्रोकेट। नया, बायां, कोई वियर नहीं दिखाता। सही, इस्तेमाल किया गया, दक्षिणावर्त चलने से स्पष्ट वियर पता चलता है।

वियर ठोस सतहों पर सामग्री का हानिकारक क्रमिक निष्कासन या विरूपण है। पहनने के कारण यांत्रिक (जैसे, कटाव) या रासायनिक (जैसे, संक्षारण) हो सकते हैं। वियर और संबंधित प्रक्रियाओं के अध्ययन को ट्राइबोलॉजी कहा जाता है।

श्रम (सामग्री) और रेंगने (विरूपण) जैसी अन्य प्रक्रियाओं के साथ मशीन तत्वों में वियर कार्यात्मक सतहों को नीचा दिखाने का कारण बनता है, अंततः भौतिक विफलता या कार्यक्षमता की हानि का कारण बनता है। इस प्रकार वियर बड़ी आर्थिक प्रासंगिकता है जैसा कि पहली बार ट्राइबोलॉजी या जोस्ट सूची में उल्लिखित है।^[1] जो अकेले अपघर्षक वियर पर औद्योगिक राष्ट्रों के सकल राष्ट्रीय उत्पाद का 1-4% खर्च होने का अनुमान लगाया गया है।^[2]

धातुओं का क्षरण सतह और निकट-सतह पदार्थ के प्लास्टिक विस्थापन और वियर वाले अवशेष के कणों के अलग होने से होता है। कण का आकार मिलीमीटर से नैनोमीटर तक भिन्न हो सकता है।^[3] यह प्रक्रिया अन्य धातुओं के गैर-धात्विक ठोस पदार्थों के संपर्क में आने से हो सकती है जो तरल पदार्थों के ठोस कणों या बहने वाली गैसों में तरल बूंदों के रूप में बहती हैं।^[4]

वियर दर विशेष रूप से लोडिंग के प्रकार (जैसे, प्रभाव, स्थिर, गतिशील), गति के प्रकार (भौतिकी) (जैसे, स्लाइडिंग (गति), रोलिंग), तापमान और स्नेहन जैसे कारकों से प्रभावित होती है। जमाव और सीमा स्नेहन परत से बाहर पहनना^[5] ट्राइबोप्रणाली के आधार पर विभिन्न वियर प्रकार और वियर तंत्र देखे जा सकते हैं।

वियर प्रकार और तंत्र

वियर प्रकारों की पहचान सापेक्ष गति घिसी हुई सतह या तंत्र में अशांति की प्रकृति और क्या यह एक स्व-उपचार पदार्थ या आधार परत को प्रभावित करती है।^[6]

वियर तंत्र भौतिक अशांति हैं। उदाहरण के लिए आसंजक वाला वियर तंत्र आसंजन है। वियर मैकेनिज्म और/या सब-मैकेनिज्म अधिकांशतः ओवरलैप होते हैं और सहक्रियात्मक विधि से होते हैं जिससे व्यक्तिगत वियर मैकेनिज्म के योग की तुलना में वियर की दर अधिक होती है।^[7]

आसंजक वियर

52100 स्टील नमूना अल मिश्र धातु के विपरीत फिसलने पर आसंजक वाला वियर (हस्तांतरित सामग्री) का एसईएम माइक्रोग्राफ। (पीला तीर फिसलने की दिशा को दर्शाता है)

आसंजक वाला वियर घर्षण संपर्क के समय सतहों के बीच पाया जा सकता है और सामान्यतः एक सतह से दूसरी सतह पर वियर वाले अवशेष और भौतिक यौगिकों के अवांछित विस्थापन और जुड़ाव को संदर्भित करता है।^[8] दो आसंजक वाले वियर प्रकारों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

आसंजक वाला वियर सापेक्ष गति सीधे संपर्क और प्लास्टिक विरूपण के कारण होता है जो एक सतह से दूसरी सतह पर वियर वाले अवशेष और पदार्थ के स्थानांतरण का निर्माण करता है।
संसंजक आसंजक वाली शक्तियां दो सतहों को एक साथ रखती हैं, तथापि वे पदार्थ के वास्तविक हस्तांतरण के साथ या बिना मापनीय दूरी से अलग हों।

सामान्यतः आसंजक वाला वियर तब होता है जब दो निकाय फिसल जाते हैं या एक दूसरे में दब जाते हैं जो पदार्थ हस्तांतरण को बढ़ावा देता है। इसे सतह परतों के अंदर बहुत छोटे टुकड़ों के प्लास्टिक विरूपण के रूप में वर्णित किया जा सकता है। प्रत्येक सतह पर पाई जाने वाली विषमता (पदार्थ विज्ञान) या सूक्ष्म उच्च बिंदु (सतह खुरदरापन) इस बात की गंभीरता को प्रभावित करते हैं कि कैसे आक्साइड के टुकड़े खींचे जाते हैं और दूसरी सतह पर जोड़े जाते हैं आंशिक रूप से परमाणुओं के बीच शसक्त आसंजक वाली शक्तियों के कारण है ^[9] किंतु गति के समय असमानताओं के बीच प्लास्टिक क्षेत्र में ऊर्जा के संचय के कारण भी है ।

तंत्र का प्रकार और सतह के आकर्षण का आयाम विभिन्न सामग्रियों के बीच भिन्न होता है किंतु सतह ऊर्जा के घनत्व में वृद्धि से प्रवर्धित होता है। अधिकांश ठोस कुछ सीमा तक संपर्क में रहेंगे। चूँकि स्वाभाविक रूप से होने वाली ऑक्सीकरण फिल्में स्नेहक और दूषित पदार्थ सामान्यतः आसंजन को दबा देते हैं,^[10] और सतहों के बीच सहज एक्ज़ोथिर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं सामान्यतः अवशोषित प्रजातियों में कम ऊर्जा की स्थिति वाले पदार्थ का उत्पादन करती हैं।^[11]

आसंजक वियर से खुरदरापन बढ़ सकता है और मूल सतह के ऊपर प्रोट्रूशियंस (अर्थात गांठ) का निर्माण हो सकता है। औद्योगिक निर्माण में इसे गैल्लिंग के रूप में संदर्भित किया जाता है जो अंततः ऑक्सीकृत सतह परत को विसर्जित कर देता है और अंतर्निहित विस्तृत पदार्थ से जुड़ जाता है जिससे एक शसक्त आसंजन की संभावना बढ़ जाती है।^[11] और पिंड के चारों ओर प्लास्टिक प्रवाहित होता है।

आसंजक वियर के लिए वियर मात्रा के लिए साधारण मॉडल, $V$ द्वारा वर्णित किया जा सकता है:^[12]^[13]

$V=K{\frac {WL}{H_{v}}}$

जहाँ $W$ भार है, $K$ वियर गुणांक है, $L$ स्लाइडिंग दूरी है, और $H_{v}$ कठोरता है।

अपघर्षक वियर

गहरी 'नाली' जैसी सतह कच्चा लोहा पर अपघर्षक वियर संकेत देती है (पीला तीर फिसलने की दिशा को इंगित करता है)

अपघर्षक वियर तब होता है जब एक सख्त खुरदरी सतह किसी नरम सतह पर सरकती है।^[9] एएसटीएम इंटरनेशनल इसे कठोर कणों या कठोर प्रोट्यूबरेंस के कारण पदार्थ के हानि के रूप में परिभाषित करता है जो एक ठोस सतह के विपरीत शसक्त होते हैं और आगे बढ़ते हैं।^[14]

अपघर्षक वियर को सामान्यतः संपर्क के प्रकार और संपर्क वातावरण के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है।^[15] संपर्क का प्रकार अपघर्षक वियर विधि को निर्धारित करता है। अपघर्षक वियर दो विधियों को दो-निकाय और तीन-निकाय अपघर्षक वियर रूप में जाना जाता है। टू-बॉडी वियर तब होता है जब ग्रिट या कठोर कण विपरीत सतह से पदार्थ को हटा देते हैं। सामान्य सादृश्य यह है कि पदार्थ को काटने या प्लोविंग के संचालन से हटा दिया जाता है या विस्थापित कर दिया जाता है। थ्री-बॉडी वियर तब होता है जब कण विवश नहीं होते हैं और एक सतह पर लुढ़कने और फिसलने के लिए स्वतंत्र होते हैं। संपर्क वातावरण निर्धारित करता है कि वियर को खुले या बंद के रूप में वर्गीकृत किया गया है या नहीं है जिससे खुला संपर्क वातावरण तब होता है जब सतहों को एक दूसरे से स्वतंत्र होने के लिए पर्याप्त रूप से विस्थापित किया जाता है

ऐसे कई कारक हैं जो अपघर्षक वियर को प्रभावित करते हैं और इसलिए पदार्थ हटाने की विधि पदार्थ को हटाने के विधि का वर्णन करने के लिए कई अलग-अलग तंत्र प्रस्तावित किए गए हैं। अपघर्षक वियर तीन सामान्य रूप से पहचाने जाने वाले तंत्र हैं:

प्लोविंग
कटाव
विखंडन

प्लोविंग तब होती है जब पदार्थ को वियर कणों से दूर किनारे पर विस्थापित किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप खांचे बनते हैं जिनमें प्रत्यक्ष पदार्थ हटाने को सम्मिलित नहीं किया जाता है। विस्थापित पदार्थ खांचे से सटे लकीरें बनाती है जिसे अपघर्षक कणों के बाद के मार्ग से हटाया जा सकता है।

काटना तब होता है जब पदार्थ सतह से प्राथमिक अवशेष या माइक्रोचिप्स के रूप में अलग हो जाती है खांचे के किनारों पर बहुत कम या कोई पदार्थ विस्थापित नहीं होती है। यह तंत्र पारंपरिक मशीनिंग के समान है।

विखंडन तब होता है जब पदार्थ को काटने की प्रक्रिया द्वारा सतह से अलग किया जाता है और इंडेंटिंग अपघर्षक वियर वाली पदार्थ के स्थानीयकृत फ्रैक्चर का कारण बनता है। ये दरारें तब वियर वाले खांचे के आसपास स्थानीय रूप से स्वतंत्र रूप से फैलती हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्पैलिंग द्वारा अतिरिक्त पदार्थ को हटा दिया जाता है।^[15]

घर्षण वियर को आईएसओ 9352 या एएसटीएम डी 4060 के अनुसार टैबर एब्रेशन टेस्ट द्वारा द्रव्यमान के हानि के रूप में मापा जा सकता है।

एकल-अपघर्षक वियर लिए वियर मात्रा, $V$ द्वारा वर्णित किया जा सकता है:^[13]

$V=\alpha \beta {\frac {WL}{H_{v}}}=K{\frac {WL}{H_{v}}}$

जहाँ $W$ भार है, $\alpha$ एक विषमता का आकार कारक है (सामान्यतः ~ 0.1), $\beta$ एक विषमता द्वारा वियर डिग्री है (सामान्यतः 0.1 से 1.0), $K$ वियर गुणांक है, $L$ स्लाइडिंग दूरी है, और $H_{v}$ कठोरता है।

सतही श्रम

सतही श्रम ऐसी प्रक्रिया है जिसमें चक्रीय लोडिंग से पदार्थ की सतह अशक्त हो जाती है जो एक प्रकार की सामान्य पदार्थ श्रम है। सतह पर माइक्रोक्रैक के चक्रीय दरार विकास द्वारा वियर कणों को अलग करने पर श्रम वियर उत्पादन होता है। ये माइक्रोक्रैक या तो सतही दरारें या उपसतह दरारें हैं।

फ्रेत्टिंग वियर

फ्रेटिंग वियर दो सतहों के बीच बार-बार होने वाला चक्रीय रगड़ है। समय-समय पर फ्रेत्टिंग जो संपर्क में एक या दोनों सतहों से पदार्थ को हटा देती है यह सामान्यतः बीयरिंगों में होता है, चूँकि अधिकांश बीयरिंगों में समस्या का प्रतिरोध करने के लिए उनकी सतहें कठोर होती हैं। एक और समस्या तब होती है जब किसी भी सतह में दरारें उत्पन्न हो जाती हैं जिसे फ्रेत्टिंग श्रम के रूप में जाना जाता है। यह दो परिघटनाओं में से अधिक गंभीर है क्योंकि इससे बीयरिंगों की गंभीर विफलता हो सकती है। एक संबंधित समस्या तब होती है जब वियर से हटाए गए छोटे कण हवा में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। ऑक्साइड सामान्यतः अंतर्निहित धातु की तुलना में कठिन होते हैं, इसलिए वियर में तेजी आती है क्योंकि कठोर कण धातु की सतहों को और अधिक नष्ट कर देते हैं। फ्रेत्टिंग संक्षारण उसी तरह से काम करती है जब खासकर पानी उपस्थित हो और पुलों जैसी बड़ी संरचनाओं पर असुरक्षित बीयरिंग व्यवहार में गंभीर क्षरण का सामना कर सकते हैं,जब खासकर नमक का उपयोग सर्दियों के समय पुलों द्वारा किए गए राजमार्गों को आकृष्ट करने के लिए किया जाता है। फ्रेत्टिंग संक्षारण की समस्या चाँदी का पुल त्रासदी और मियानस नदी का पुल दुर्घटना में सम्मिलित थी।

इरोसिव वियर

इरोसिव वियर को बेसीमा कम स्लाइडिंग मोशन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है और इसे थोड़े समय के अंतराल में निष्पादित किया जाता है। इरोसिव वियर किसी वस्तु की सतह पर ठोस या तरल कणों के प्रभाव के कारण होता है।^[10]^[16] प्रभावित करने वाले कण धीरे-धीरे सतह से पदार्थ को बार-बार विरूपण और काटने की क्रियाओं के माध्यम से हटाते हैं।^[17] यह उद्योग में व्यापक रूप से सामना किया जाने वाला तंत्र है। संदेश देने की प्रक्रिया की प्रकृति के कारण जब अपघर्षक कणों को ले जाना होता है तो पाइपिंग प्रणाली घिस जाते हैं।^[18]

इरोसिव वियर की दर कई कारकों पर निर्भर करती है। कणों की भौतिक विशेषताएँ जैसे कि उनका आकार, कठोरता, प्रभाव वेग और टकराव का कोण सतह के क्षरण के गुणों के साथ-साथ प्राथमिक कारक हैं। टकराव कोण सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है और साहित्य में व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।^[19] नमनीय पदार्थ के लिए अधिकतम वियर दर तब पाई जाती है जब टकराव कोण लगभग 30 डिग्री होता है, जबकि गैर-तन्य पदार्थ के लिए अधिकतम वियर दर तब होती है जब टकराव कोण सतह पर सामान्य होता है।^[19] झुकाव कोण और भौतिक गुणों पर इरोसिव वियर निर्भरता का विस्तृत सैद्धांतिक विश्लेषण प्रदान किया गया है।^[20]

किसी दिए गए कण आकारिकी के लिए अपरदन दर, $E$ , वेग पर निर्भरता के एक शक्ति नियम के साथ स्थित हो सकता है:^[16]

$E=kv^{n}$

जहाँ $k$ स्थिर है, $v$ वेग है, और $n$ वेग घातांक है। $n$ सामान्यतः धातुओं के लिए 2 - 2.5 और सिरेमिक के लिए 2.5 - 3 के बीच होता है।

संक्षारण और ऑक्सीकरण वियर

लुब्रिकेटेड और ड्राई कॉन्टैक्ट्स दोनों में संक्षारण और रिडॉक्स वियर होता है। मूल कारण पहना पदार्थ और संक्षारक माध्यम के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाएं हैं।^[21] ट्राइबोलॉजिकल स्ट्रेस और संक्षारण की सहक्रियात्मक क्रिया के कारण होने वाले वियर को त्रि बोकोरोसियन भी कहा जाता है।

वियर के अन्य प्रकार

अन्य कम सामान्य प्रकार के वस्त्र इम्पैक्ट, कैविटेशन और डिफ्यूसिव वियर हैं।^[6]

चरण वियर

नाममात्र संचालन स्थितियों के तहत वियर दर सामान्य रूप से तीन अलग-अलग चरणों में बदलती है:

प्राथमिक चरण या प्रारंभिक रन-इन अवधि जहां सतहें एक-दूसरे के अनुकूल होती हैं और वियर दर उच्च और निम्न के बीच भिन्न हो सकती है।
माध्यमिक चरण या मध्य आयु प्रक्रिया जहां स्थिर वियर देखा जा सकता है। अधिकांश घटक का परिचालन जीवन इसी अवस्था में व्यतीत होता है।
तृतीयक चरण या वृद्धावस्था की अवधि, जहां उच्च दर के वियर कारण सतहों को तेजी से विफलता के अधीन किया जाता है।

ध्यान दें कि वियर दर ऑपरेटिंग परिस्थितियों और ट्राइबो फिल्म के गठन से अधिक प्रभावित होती है। उच्च तापमान तनाव दर और तनाव जैसी पर्यावरणीय परिस्थितियों की बढ़ती गंभीरता के साथ माध्यमिक चरण को छोटा किया जाता है।

तथाकथित वियर नक्शे अलग-अलग ऑपरेशन की स्थिति के तहत वियर दर का प्रदर्शन करते है ट्राइबोलॉजिकल संपर्कों के लिए स्थिर संचालन बिंदुओं को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है। वियर नक्शे विभिन्न लोडिंग स्थितियों के तहत अधिकृत होने वाले वियर विधि भी दिखाते हैं।

धातु की सतहों के बीच औद्योगिक स्थितियों का अनुकरण करने वाले स्पष्ट वियर परीक्षणों में विभिन्न घर्षण तंत्रों के बीच बड़े ओवरलैप और सहजीवी संबंधों के कारण विभिन्न वियर चरणों के बीच कोई स्पष्ट कालानुक्रमिक अंतर नहीं है। भूतल इंजीनियरिंग और उपचार का उपयोग वियर को कम करने और घटकों के कार्य जीवन को बढ़ाने के लिए किया जाता है।^[1]^[22]

परीक्षण वियर

अच्छी तरह से परिभाषित नियमो के तहत निर्दिष्ट समय अवधि के समय पदार्थ हटाने की मात्रा निर्धारित करने के लिए विभिन्न प्रकार के वियर लिए कई मानक परीक्षण विधियां उपस्थित हैं। एएसटीएम इंटरनेशनल कमेटी जी-2 विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए वियर परीक्षण का मानकीकरण करती है, जिन्हें समय-समय पर अद्यतन किया जाता है। सोसाइटी फॉर ट्राइबोलॉजी एंड लुब्रिकेशन इंजीनियर्स (एसटीएलई) ने बड़ी संख्या में घर्षण वियर और स्नेहन परीक्षणों का दस्तावेजीकरण किया है। परीक्षण विवरण में निर्धारित परीक्षण पैरामीटर के एक विशिष्ट सेट के लिए तुलनात्मक पदार्थ श्रेणीबद्ध बनाने के लिए मानकीकृत वियर परीक्षणों का उपयोग किया जाता है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में वियर अधिक स्पष्ट भविष्यवाणी प्राप्त करने के लिए स्पष्ट वियर प्रक्रिया को अनुकरण करने वाली स्थितियों के तहत वियर परीक्षण करना आवश्यक है।

घर्षण परीक्षण एक परीक्षण है जो वियर लिए दानेदार पदार्थ के प्रतिरोध को मापने के लिए किया जाता है।

वियर मॉडलिंग

राई-आर्चर्ड-ख्रुश्चेव वियर नियम उत्कृष्ट वियर भविष्यवाणी मॉडल है।^[23]

वियर को मापना

वियर गुणांक

वियर गुणांक एक भौतिक गुणांक है जिसका उपयोग पदार्थ के वियर को मापने विशेषता और सहसंबंधित करने के लिए किया जाता है।

स्नेहक विश्लेषण

स्नेहक विश्लेषण वियर को मापने का एक वैकल्पिक अप्रत्यक्ष विधि है। यहाँ तरल स्नेहक में वियर कणों की उपस्थिति से वियर का पता लगाया जाता है। कणों की प्रकृति में और अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए, रासायनिक (जैसे एक्सआरएफ, आईसीपी-ओईएस) संरचनात्मक (जैसे फेरोग्राफी) या ऑप्टिकल विश्लेषण (जैसे प्रकाश माइक्रोस्कोपी) किया जा सकता है।^[24]

यह भी देखें

घर्षण (यांत्रिक) – Process of wearing down a surface
प्रतिक्रिया (इंजीनियरिंग)
हिस्टैरिसीस
ट्राइबोमीटर – Instrument that measures friction and wear between surfaces — घर्षण और वियर को मापने के लिए प्रयुक्त उपकरण
कंक्रीट क्षरण
वियर गुणांक
आर्चर्ड समीकरण – Model used to describe wear
रेये की परिकल्पना [it]

संदर्भ

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बाहरी संबंध

University of Miskolc: Wear and wear mechanism

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