ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механизм изнашивания металлических поверхностей из "Триботехника " В практике машиностроения эмпирическим путем с использованием простейших закономерностей из области трения разработаны расчетные способы и правила, относящиеся к конструированию элементов пар трения при граничной полужидкостной смазке и трении без смазочного материала, к подбору материалов, способам упрочнения поверхностного слоя металла детали и вопросам смазки, ограничиваясь простейшими представлениями о механизме изнашивания. По аналогии с первыми элементарными представлениями о трении считали, что в процессе изнашивания неровности одной поверхности зацепляются за неровности сопряженной поверхности это приводит при скольжении поверхностей к срезанию и выламыванию неровностей. В результате вырывов образуются новые неровности. Так процесс продолжается с выглаживанием поверхностей трения. [c.94] Механическая теория изнашивания противоречила некоторым фактам и не объясняла ряд других. Например, механической точке зрения противоречит часто наблюдаемое повышение интенсивности изнашивания при снижении шероховатости поверхностей трения остается неясным, почему для трения некоторых пар без смазочного материала при переходе через определенную скорость скольжения интенсивность изнашивания падает в сотни раз. [c.95] Ложное представление об исключительной роли зацепления выступов неровностей в процессе изнашивания создается на основании рассмотрения профилограмм обработанных поверхностей (см. рис. 2.7). Как видно, массовое зацепление неровностей поверхностей исключается. [c.95] Финк в 30-х гг. экспериментально установил повышенную окисляемость поверхностей металлов при трении. Эго побудило ряд авторов приписать химическим процессам едва ли не решающую роль в кинетике изнашивания. [c.95] Успехи в разработке физической стороны процесса трения, привлечение современных методов физического эксперимента к опытному изучению процесса, тщательное физико-химическое исследование природы поверхностных слоев твердого тела и накопленный большЬй экспериментальный материал позволили глубже познать механизм изнашивания. [c.95] Для анализа расчленим процесс изнашивания на три явления взаимодействие поверхностей трения изменения, происходящие в поверхностном слое металла разрушение поверхностей [491. [c.95] Эти явления не следует рассматривать как последовательные этапы — они непрерывно переплетаются, взаимно влияя друг на друга. Разумеется, взаимодействие поверхностей при их относительном перемещении изменяется. Точно так же разрушение поверхностей является завершающим этапом их изнашивания. Тем не менее, поскольку. разрушение не охватывает одновременно всю поверхность трения (оно происходит, как правило, в отдельных ее участках), другие участки претерпевают только физико-химические изменения. Частичное разрушение и изменения свойств поверхности влияют на взаимодействие поверхностей. [c.95] Прежде чем перейти к рассмотрению процессов, происходящих на металлических поверхностях трения и приводящих к изменению их начального состояния, отметим, что хрупкость и пластичность твердого тела не являются свойствами, присущими ему независимо от напряженного состояния. При одних напряженных состояниях тело может быть пластичным, а при других — полухрупким или хрупким. Так, при всестороннем равномерном растяжении пластические деформации не развиваются, и материал пребывает в хрупком состоянии. При равномерном всестороннем сжатии большинство твердых тел может воспринимать без разрушения огромные нагрузки. В случае неравномерного всестороннего сжатия в зависимости от главных напряжений тела могут находиться в пластичном, хрупком или переходном состоянии. Б. Д. Грозин показал, что при определенных условиях объемного сжатия даже такие обычно хрупкие материалы, как чугун и закаленная сталь, обладают значительной пластичностью. [c.96] Если выделить элемент (рис. 5.1) с площадкой фактического контакта в виде одной из граней этого элемента, то все его грани будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси х элемент должен увеличиться в направлении осей и г, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, и элемент поэтому находится под действием не только нормальных, но и касательных напряжений. Такое напряженное состояние способствует пластическому течению материала. Действительно, исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после изнашивания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому деформированию. Даже хром при трении затекает в каналы пористо-хромового покрытия. [c.96] Активным называют слой, который примыкает к контактирующей поверхности элемента пары трения и в котором могут происходить всякого рода физико-химические изменения, связанные с процессом трения. [c.96] Изменения на поверхностях трения обязаны деформации, повышению температуры и химическому действию окружающей среды. [c.96] Изменения, вызванные деформацией, заключаются в следующем. [c.97] Разрушение структуры — это заключительный этап пластической деформации по мере увеличения силового воздействия при однократном нагружении. Смещение кристаллических зерен сопровождается частичным нарушением сцепления, в результате при возрастании напряжения или многократном их повторении происходит ослабление, разрыхление, а в дальнейшем и разрыв структуры. [c.97] Влияние повышения температуры. [c.97] Химическое действие среды заключается в следующем. [c.98] Разрушение поверхностей трения, обнаруживаемое визуально или под микроскопом, происходит в виде отдельных элементарных процессов, сочетание которых зависит от материалов и условий трения. Элементарные виды разрушения поверхностей трения сле-дуюш,ие. [c.99] Микрорезание. При внедрении на достаточную глубину твердая частица абразива или продукта износа может произвести микрорезание материала с образованием микростружки. Микрорезание при трении и изнашивании проявляется редко, так как глубина внедрения недостаточна для резания при назначаемых нагрузках. [c.99] Царапание (пластическое оттеснение). Вдавившийся участок поверхности или частица при скольжении оттесняет перед собой и в стороны и подминает под себя материал, оставляя царапину. Последняя обрывается при выходе внедрившегося элемента из зоны фактического контакта, при раздроблении частицы, ее впрессовывании или уносе за пределы области трения. Повторное царапание по одной трассе с одной и той же интенсивностью в парах трения бывает редко, чащ,е происходит царапание, при котором зона пластического оттеснения перекрывает ранее образовавшуюся царапину. Поверхность трения покрывается царапинами, расположенными почти параллельно пути скольжения, а между царапинами располагается материал, претерпевший многократную пластическую деформацию, наклепанный и перенаклепанный, т. е. исчерпавший способность пластически деформироваться. При нагружении в таком участке легко образуются трещины, с развитием которых материал отделяется от основы. [c.99] Очевидно не только скользящие, но и перекатывающиеся частицы могут оставить на поверхности царапины. Внедрившаяся частица, упираясь при своем движении в твердую составляющую материала, может отклониться в сторону, и поэтому направление царапины на поверхности не следует строго направлению перемещения детали. [c.99] Отслаивание. Материал при пластическом течении может оттесняться Б сторону от поверхности трения и после исчерпания способности к дальнейшему течению отслаиваться. В процессе течения материал наплывает на окисные пленки и теряет связь с основой. Если при линейном и точечном контакте тел напряжения по глубине слоя больше сопротивления усталости материала, то при работе образуются трещины, приводящие к чешуйчатому отделению материала. Такое явление встречается на закаленных или цементованных деталях. Дефекты металла в виде шлаковых включений, свободного цементита и т. п. и значительные растягивающие остаточные напряжения способствуют отслаиванию. [c.99] Вернуться к основной статье