ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние шероховатости поверхности на адгезию частиц из "Адгезия пыли и порошков 1976 " Разумеется, что в реальных условиях адгезии частиц к плоской поверхности возможны различные варианты шероховатости поверхности. При помощи профилометра — профилографа Калибр ВЭИ были получены профилограммы поверхностей. На стальных поверхностях 10-го класса чистоты проявляются микровыступы, что и обусловливает уменьшение адгезии. На пластинках, обработанных по 6-му классу чистоты, уже обнаружены макровыступы, высота которых еще больше на поверхностях, обработанных по 4-му классу чистоты, что приводит к росту сил адгезии. Профилограммы пластин 13-го класса чистоты обработки представляют практически прямую линию. Следовательно, профиль стальных поверхностей меняется дважды при появлении микрошероховатости (10-й класс чистоты) и макрошероховатости (6-й класс чистоты). В связи с этим становятся понятны причины изменения чисел адгезии шарообразных частиц в зависимости от шероховатости подложки (см. рис. V, 1). [c.145] Чугунные поверхности по сравнению со стальными поверхностями имеют большую микрошероховатость при той же чистоте обработки. Так, при обработке по 4-му классу чистоты расстояния между микровыступами на чугунных поверхностях в 2—3 раза меньше, чем на стальных. Поэтому адгезия частиц к чугунным поверхностям меньше, чем к стальным. [c.145] Уравнение (V, I) применимо только для тех условий, в которых поставлены эксперименты Корна (см. 12). [c.146] на основании проведенных экспериментов можно утверждать, что шероховатость поверхности может уменьшать или увеличивать силы адгезии по сравнению с адгезионным взаимодействием частиц с гладкими поверхностями. [c.146] Понятие об эффективном радиусе. Оценка влияния шероховатости на адгезию может быть дана при условии, что за основу принята определенная модель рельефа поверхности контактирующих тел. В работе [157] принята такая модель шероховатой поверхности, в которой учитываются только наличие и размер выступов поверхности, а сами выступы считаются идеально гладкими. В рассматриваемой модели адгезионного взаимодействия не учитывается атомно-молекулярная шероховатость контактирующих тел. Поэтому контакт частицы с выступом шероховатой поверхности (рис. V, 3) представлен как контакт двух идеально гладких параболических поверхностей. Радиусы закруглений выступов, характеризующих ш ероховатость контактирующих тел г и Г2, являются переменными величинами. [c.146] В соответствии с формулой (V, 3) для определения эффективности радиуса в случае нескольких контактов необходимо сложить эффективный радиус каждого контакта. Таким образом, адгезионное взаимодействие зависит от радиуса кривизны контактируюш их поверхностей и числа контактов частиц с поверхностью. [c.147] В связи с введением понятия об Гд под радиусом частиц в формулах (11,21) — (11,24) и (11,37) — (11,40) следует понимать эффективный радиус. На основании этих формул следует ожидать изменения силы адгезии для различных значений эффективного радиуса. Эти изменения являются результатом двух эффектов увеличение или снижение адгезии за счет шероховатости твердой поверхности и уменьшение силы адгезии в связи с сокращением числа точек непосредственного контакта частиц с поверхностью. [c.147] Объяснить эти противоречивые тенденции можно только с учетом влияния на адгезию атомномолекулярной шероховатости, что будет сделано в следующем разделе. [c.148] По величине сил адгезии, которые определены экспериментально, можно рассчитать с учетом эффективного радиуса контакта по формуле (1,37) величину /(0), характеризующую свободную энергию адгезионного взаимодействия. Расчетные значения /(0) следует затем сопоставить с данными других источников. Такое сопоставление дано в табл. V, 1. [c.148] Разброс значений энергии для кварца объясняется тем, что брали полированные и шлифованные кварцевые поверхности, эффективный радиус которых имел значения 96 и 160 А, а силы адгезии соответственно 0,04 и 0,012 дин. [c.148] Значения энергии, полученные с учетом адгезии, в некоторых случаях неплохо коррелируют с расчетными данными других авторов (табл. V, I). Это обстоятельство указывает на необходимость учета шероховатости тел при определении адгезии. Однако для всесторонней оценки влияния на адгезию неровностей поверхности требуется учесть не только общую, но и атомно-молекулярную шероховатое гь. [c.149] Понятие о приведенном радиусе кривизны. В рассмотренной модели адгезионного взаимодействия (см. рис. V, 3) учтена только часть геометрии выступов, определяющих шероховатость поверхности, и не принимается во внимание молекулярная шероховатость. [c.149] Совместное влияние на адгезионное взаимодействие шероховатости на молекулярном уровне и геометрии контактирующих поверхностей показано в работах [40, 151 —153]. [c.149] Введение в расчетную формулу переменного радиуса кривизны влечет за собой дополнительные математические трудности. [c.149] Формулы (V, 5) и (V, 6) позволяют по известным характеристикам механической шероховатости поверхности Гпр и Гцоп, а также атомно-молекулярной шероховатости определить один показатель, характеризующий шероховатость поверхности — приведенный радиус кривизны. [c.150] Минимальное значение приведенного радиуса кривизны составляет десятки А, а максимальное значение на порядок больше и равно сотням А. Такие значения радиусов кривизны согласуются с нижними и верхними пределами геометрических характеристик атомно-молекулярной шероховатости. [c.150] Влияние шероховатости на силу адгезии. С учетом приведеи-ного радиуса кривизны оценим силы адгезии гладких сферических частиц к шероховатой стальной поверхности, обработанной методом плоского шлифования по 5—13 классам чистоты. Величины, определяющие шероховатость этой поверхности, приведены в табл. V, 2. [c.151] При контакте частиц с шероховатой поверхностью возможны два крайних типичных случая диаметр частиц больше шага выступа шероховатости и диаметр частиц меньше шага выступа. Каждый из этих случаев разберем более подробно. [c.151] Сила адгезии выражена в условных единицах (в долях k), чтобы подчеркнуть зависимость сил адгезии от приведенного радиуса кривизны. [c.152] Вернуться к основной статье