ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Адгезия частиц различного размера на шероховатой поверхности из "Адгезия пыли и порошков 1976 " Силы адгезии частиц с учетом шероховатости. Развитые представления [150—152] о влиянии шероховатости на адгезию позволили вновь вернуться к рассмотрению зависимости сил адгезии от размеров частиц. [c.154] Из приведенных данных следует, что силы адгезии частиц диаметром 20 мкм мало зависят от шероховатости стальной поверхности, когда ее чистота меняется от 6-го до 13-го класса, в то время как при этих же условиях шероховатости адгезия относительно крупных частиц диаметром 200 мкм изменяется довольно существенно. [c.154] Теперь необходимо оценить то приближение, с которым уравнение (V, 8) описывает адгезионное взаимодействие гладких сферических частиц с шероховатой поверхностью (с учетом молекулярной неровности). Для этого целесообразно сравнить полученные результаты со значениями сил адгезии, рассчитанными по формулам (1,39) и (11,24). Поскольку формулы (1,39) и (11,24) выведены независимо друг от друга, то известное совпадение результатов расчета по этим формулам дает основание сделать вывод, что они объективно характеризуют закономерности адгезионного взаимодействия. [c.154] При расчете сил адгезии по формуле (1,39) под величиной г будем подразумевать приведенный радиус р. Тогда сила адгезии частиц диаметром 200 мкм, рассчитанная по формуле (1,39), при среднем значе нии о для твердых тел, равном 800 эрг/см (см. табл. V, 1), к стальным поверхностям 6—13 классов чистоты будет в пределах 5,5-10- — 3,9-Ю- дин, т. е. практически совпадает со значениями сил адгезии, рассчитанными по формуле (V, 8) и приведенными выше. [c.155] Силы адгезии частиц диаметром 20 мкм, рассчитанные по формуле (11,24), будут в пределах 0,7—2 дин, что также очень близко к значениям сил адгезии, определенным по формуле (V, 8). [c.155] Совпадение расчетных значений сил адгезии позволяет считать, что приведенный радиус кривизны поверхности действительно явояяется характеристикой микрогеометрии поверхности и введение этой величины в уравнения (11,24), (V, 8) и (V, 9) дает возможность качественно и количественно оценить адгезионное взаимодействие конденсированных систем. [c.155] Зависимость сил адгезии от размеров частиц с учетом шероховатости поверхности. Шероховатость поверхности изменяет не только величину адгезионного взаимодействия, но и зависимость сил адгезии от размеров частиц. Для оценки этой зависимости важно знать не абсолютные значения размеров частиц, а соотношение между диаметром частиц и выступами шероховатой поверхности. [c.155] Рассмотрим в общем виде зависимость между силой адгезии и соотношением размеров частиц с выступами шероховатой поверхности. Причем рассмотрим случай, когда адгезию обусловливают одни молекулярные силы. Такое допущение вызвано тем, что, во-первых, в этих условиях можно рассчитать искомые зависимости во-вторых, полученные соотношения могут быть использованы и для более общего случая, когда адгезия обусловлена другими силами, в частности электрическими. [c.155] Все величины, входящие в уравнение (V, 11), можно разделить на три группы Us и а являются постоянными и зависят от физико-химических свойств контактирующих тел ф/( + р) характеризует отношение между размерами прилипших частиц и шероховатостью поверхности rii и i зависят от положения частиц на шероховатой поверхности (см. рис. V, 2) и площади контакта частиц с этой поверхностью. [c.155] По характеру зависимости сил адгезии от соотношения между размерами частиц и шероховатости поверхности можно различить три случая. [c.156] Первый случай имеет место, когда размеры частиц и выступы атомно-молекулярной шероховатости соизмеримы г р, число контактов невелико t = 1—3 и является практически постоянной величиной. Сила адгезии в этом случае обратно пропорциональна размерам частиц, что соответствует участку 1 рис. V, 7. [c.156] Второй случай реализуется, когда радиус частиц и выступы механической шероховатости соизмеримы между собой, а размеры частиц значительно больше размеров атомно-молекулярной шероховатости и приведенного радиуса, т. е. г р. Число контактов и в этих условиях относительно невелико и равно 1—3. Число же молекул в зоне контакта уменьшается и достигает минимума при контакте частицы с вершиной выступа. Силы адгезии в этом случае сначала падают, проходят через минимум (участок 2, рис. V,7), а затем растут с увеличением размеров частиц. Значения этих сил определяются по формуле (V, 8). [c.156] В третьем случае радиус частиц много больше размеров атомно-молекулярной и механической шероховатости, число молекул в зоне одного контакта остается постоянным, число же контактов растет, приближаясь к своему максимуму, рост числа контактов обусловливает увеличение силы адгезии, которая в этом случае прямо пропорциональна размерам частиц (участок 3, рис. V, 7). [c.156] с увеличением размеров частиц сила адгезии сначала убывает, проходит через минимум и затем начинает возрастать (см. рис. V, 7). По характеру зависимости силы адгезии от размеров частиц можно выделить три класса адгезионных систем. [c.156] Чаще других наблюдается адгезионное взаимодействие, соответствующее второму случаю. Первый случай характерен для очень мелких частиц, силы адгезии которых достигают больших значений и трудно поддаются экспериментальному определению. В третьем случае речь идет об относительно крупных частицах, сила взаимодействия которых с поверхностью меньше их веса. [c.157] Из рис. V, 7 следует, что во втором случае в зависимости от соотношения между размерами частиц и шероховатостью связь сил адгезии с размерами частиц может быть различной. Ранее (см. с. 152) это было показано на примере адгезии частиц дамет-ром 20 и 200 мкм. [c.157] Таким образом, рассмотренные в общем виде закономерности адгезионного взаимодействия в зависимости от размеров частиц и атомно-молекулярной и механической шероховатости подтверждаются данными расчета и экспериментов. Эти закономерности являются дополнением тех сведений, которые были изложены ранее (см. 20), по связи между силой адгезии и размерами частиц. [c.157] Разброс значений сил адгезии. С учетом атомно-молекулярной и механической шероховатости можно также объяснить разброс значений сил адгезии. [c.157] Мелкие частицы, когда 2r/Snon 1, располагаются на поверхности выступа случайно и могут занимать любое положение относительно вершины или основания выступа механической шероховатости. Разброс параметров атомно-молекулярной шероховатости от вершины до основания выступа механической шероховатости будет определять разброс сил адгезии в этом случае. [c.157] Прямое наблюдение и расчеты дают значения разброса параметров атомно-молекулярной шероховатости стальной поверхности в пределах от единиц до сотен нм. Поэтому разница между минимальными и максимальными значениями сил адгезии будет составлять два и более порядка, что и подтверждается опытными данными (см. рис. 1,3). [c.158] Вернуться к основной статье