ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характеристика трения и процессов изнашивания из "Металловедение и термическая обработка стали Т1 " Внешнее трение — явление сопротивления относительному перемещению, возникающему между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождаемое диссоциацией энергии (ГОСТ 23.002— 78). [c.255] С энергетической точки зрения трение — диссипативный процесс, характеризующийся превращением внешней работы, затраченной на преодоление сил трения в тепловую (75— 100 %), электрическую, химическую и другие виды Энергии. Небольшая часть работы трения затрачивается на увеличение внутренней энергии поверхностных слоев контактирующих тел (не более нескольких процентов) [19, 20]. [c.256] Основные положения, вытекающие из классических представлений о природе трения [21] 1) сила трения пропорциональна нагрузке 2) коэффициент трения определяется природой контактирующих тел и не зависит от геометрической площади их касания, а также от условий трения (скорость, нагрузка и т. д.) 3) коэффициент трения покоя выше коэффициента трения движения. [c.256] Исследования в области теории трения и опыт, накопленный практикой в течение последнего столетия, показали, что данные положения носят весьма приближенный характер и в ряде конкретных случаяев не выполняются. Было установлено, что коэффициент трения может изменяться в широких пределах в зависимости от условий трения (нагрузка, скорость, характер среды, состояние поверхности и др.). [c.256] В соответствии с теорией И. В. Крагельского сила трения состоит из молекулярной и механической составляющих. Важная составная часть теории трения И. В. Крагельского —положение о фрикционных связях — пятнах касания, возникающих, существующих и разрушающихся при совместном действии нормальных и тангенциальных сил. Трение—процесс преодоления фрикционных связей [23, 24]. [c.256] Формула обобщенного закона трения, полученная И. В. Крагельским, имеет вид f= = aSф/N) + , где а и Р — пара.метры, зависящие от молекулярных и механических свойств контактирующих поверхностей [23]. [c.256] Важнейшую роль в явлении изнашивания играют процессы упругой и пластической деформации, протекающие в активных слоях контактирующих тел. Пластическая деформация локализуется в микрообъемах поверхностного слоя металла, примыкающих к пятнам касания. В ходе трення пятна касания непрерывно перемещаются по поверхности трения, вовлекая последовательно всю поверхность в деформационный процесс. В результате этого на поверхности трения достигается высокая равномерность и высокая степень пластической деформации, которые обычно недостижимы в условиях объемного деформирования. Установлено, что некоторые микрообъемы материала в зоне контакта подвергаются действию всесторонних сжимающих напряжений, в результате чего может происходить пластическая деформация даже таких хрупких высокопрочных фаз, как карбиды, мартенсит. [c.256] При данном виде напряженного состояния возникает малоцикловая фрикционная усталость в поверхностных слоях металла. Наиболее часто это имеет место в период приработки, а также при трении пластичных материалов (1 п 105). [c.257] Разрушение материала происходит за 1 цикл (ц=1). [c.257] Это аварийный вид разрушения поверхности, наиболее часто наблюдающийся при воздействии закрепленного абразива на поверхность металла. [c.257] Крагельский с сотр. показали, что в зависимости от прочности молекулярных связей на сдвиг по отношению к пределу текучести материала Т1/ат и величины относительного внедрения неровностей сжатых поверхностей Н/Я возможны пять видов нарушения фрикционных связей и соответственно пять видов напряженного состояния в зоне контакта неровности с контртелом (рис. 16.6) [24]. [c.257] С пцествуют, однако, данные, свидетельствующие о том, что пластическая деформация приводит поверхностные слои металла в возбужденное ( активизированное ) состояние, характеризующееся высокой плотностью дефектов кристаллического строения, текстурой, понижением работы выхода электрона и др. [20, 28]. Такая активизация поверхности контактирующих тел способствует развитию процесса схватывания. [c.258] Большое влияние на развитие схватывания оказывают тип кристаллической решетки, наличие или отсутствие взаимной растворимости, а также деформационные характеристики контактирующих металлов. В работах Б. И. Ко-стецхого, Н. Л. Голеги показано, что в условиях трения могут наблюдаться две разновидности схватывания металлических поверхностей атермическое (I рода) и тепловое (И рода) [20, 27]. Схватывание I рода развивается при малых скоростях скольжения ( 0.5 м/с) и больших удельных давлениях в условиях невысокого фрикционного нагрева поверхностей (средняя объемная температура в поверхностных слоях не превышает 100—150 С). [c.258] Схватывание I рода развивается в результате интенсивной пластической деформации поверхностных слоев здеталла, приводящей к разрушению окисных пленок и формированию контакта между чистыми поверхностями. В результате схватывания I рода происходит глубинное вырывание и перенос менее прочного металла на более прочный. [c.258] Схватывание II рода возникает при больших скоростях скольжения ( 1 м/с) и давлениях, когда интенсивно нагреваются поверхностные слои (до 400— 1100°С), что ведет к термическому разупрочнению поверхностных слоев металлов. В этих слоях, по-видимому, протекают диффузионные процессы, приводящие к изменению структуры и химического состава. [c.258] На пятнах фактического контакта, размеры которых 1 —10 мкм, возникают температурные вспышки (импульсы) длительностью 10 — 10 с. Температура вспышки может достигать температуры плавления контактирующих металлов. Температура вспышки оказывает большое влияние на возникновение и развитие трибохимических реакций между поверхностью металла и окружающей средой. Расчет и экспериментальное измерение температуры вспышки весьма сложны. [c.258] Средняя температура поверхности характеризует температурные условия в объемах и на участках поверхности, соизмеримых по величине с размером зерен (порядка 10—100 мкм). В случае контакта одинаковых материалов при круговой форме площадки касания (по Герцу) средняя температура поверхности может быть определена [30] по формуле /ср = = 9/Л о/64/Ян, где X — коэффициент теплопроводности материала а — радиус площадки касания. [c.258] Объемная температура характеризует температурные условия в объемах поверхностного слоя материала размером 0,1—1,0 мм и более. Объемную температуру легко определить экспериментально с помощью микротермопар [19]. [c.258] Предельная температура на поверхности трения 2 определяется как сумма температуры вспышки вс и средней температуры t p поверхности 2 ЕС+ ср. [c.258] Большое количество дефектов кристаллического строения в поверхностных слоях трущихся тел, а также повышенные температуры обусловливают интенсивное развитие диффузионных процессов, приводящих к изменению структуры, химического и фазового состава материалов. Физико-химическое взаимодействие поверхности металла с окружающей средой приводит к образованию пленок так называемых вторичных структур. Как показано в работах Б. И. Костецкого, в зависимости от природы материалов и условий трения (нагрузка, скорость, характер среды и др.) на поверхности трения могут возникать два типа вторичных структур [20]. [c.258] Вернуться к основной статье