ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Касание двух твердых тел из "Трение и износ " Поверхность твердого тела волниста и шероховата. Даже образованная при расщеплении поверхность слюды имеет неровности порядка 20 А, а поверхность идеального гладкого кристалла кварца покрыта выступами высотой 100 А. Самые гладкие металлические поверхности имеют неровности высотой 0,05—0,1 мк. Наиболее грубые металлические поверхности, встречающиеся в машиностроении, имеют выступы высотой 100—200 мк, которые обычно располагаются на некоторой волнистой поверхности. Шаг этой волны меняется в пределах 1000—10 ООО Л1К, а высота ее — соответственно от нескольких мк до 20—40 мк. [c.5] За последнее время в результате работ советских ученых детально изучена природа шероховатости и волнистости поверхности [19], [21 ]. Существенным является то обстоятельство, что под влиянием сжимающей нагрузки шероховатость поверхности изменяется вследствие неоднородности механических свойств поверхности. [c.5] Неточности изготовления детали, искажение их формы от приложенных нагрузок и температуры, шероховатость и волнистость приводят к тому, что две поверхности всегда контактируют на отдельных малых площадках, причем вследствие наличия волнистости эти площадки расположены в определенных областях. Количество контактов зависит как от нагрузки, так и от шероховатости поверхностей. Давление на контактах распределено неравномерно, в зависимости от их конфигурации. Давление может значительно отличаться от значения твердости, определяемой пробой по Бринелю. [c.5] На фиг. 1, а показана типичная профилограмма шероховатой поверхности, а на фиг. 1,6 — волнограмма волнистости. Вследствие различного увеличения по оси абсцисс и ординат картина получается искаженной. Внизу показаны эти же кривые без искажения масштаба. Конечно, для количественной оценки, необходимо применять записывающие устройства, дающие большое увеличение по ординате. [c.5] Следует оговориться, что понятие контакта двух твердых тел является достаточно условным и различным в зависимости от действия, которое необходимо произвести одним телом на другое. [c.5] Указанные площади схематически показаны на фиг. 2. [c.6] Пятна фактического касания расположены в некоторых областях, зонах упруго деформированного полупространства. [c.7] При снятии нагрузки волны выпрямляются и разрушают образовавшиеся пятна касания. [c.7] При скольжении, вследствие дискретности контакта, отдельные пятна образуются во времени. На этих пятнах возникает высокая температура и соответственно возникает некоторый градиент механических свойств. [c.7] Трение развивается в микрообъемах, возникающих в зонах касания двух твердых тел процесс изнашивания также протекает в части этих микрообъемов. [c.7] Свойства материалов в процессе трения изменяются, поэтому можно рассматривать возникающую в пятнах касания фрикционную связь условно как третье тело, образованное двумя трущимися материалами. Это третье тело включает в себя измененный материал двух контактирующих тел, наделенный своим химическим составом, напряженным состоянием и структурой. [c.7] Фрикционной связью будем называть лишь те пятна касания, которые образуются, существуют и исчезают при совместном действии нормальных и тангенциальных сил. Таким образом, образовавшийся в результате трения мостик сварки, продолжающий существовать при снятии нормальной нагрузки, не представляет собой фрикционной связи. Этот же мостик, образующийся при наличии сжимающей нагрузки и разрушающийся при ее снятии, представляет собой фрикционную связь. [c.7] Трение имеет двойственную молекулярно-механическую природу. Оно обусловлено преодолением адгезионной связи между двумя поверхностями, обычно между пленками, которыми покрыты твердые тела и объемным деформированием материала. Следует учесть, что это деформирование происходит в тонком поверхностном слое на глубине, сопоставимой с величиной внедрения. [c.7] Взаимное внедрение при контактировании различных металлов в покое и при сдвиге показал Л. В. Елин [23]. На фиг. 5 показано сечение сжатых первоначально гладких образцов пары латунь — сталь гладкость при сжатии исчезла, и на отдельных участках тела взаимно внедрились. После сдвига эти образцы показаны на фиг. 6. Из приведенных опытов становится очевидным, что сжатие двух тел без взаимного внедрения их поверхностей практически невозможно. [c.8] При механическом взаимодействии тел в зависимости от глубины внедрения элементов поверхностей и соотношения их механических свойств при тангенциальном смещении будет наблюдаться различный характер нарушения пятен касания, называемых нами фрикционными связями. [c.8] При адгезионном взаимодействии тел в зависимости от соотношения прочности образовавшихся связей и нижележащих слоев, характер нарушения пятен касания будет также различный. [c.9] Адгезия двух твердых тел обусловлена силами сцепления, всегда действующими между молекулами и атомами [2], [8]. [c.10] На образовавшихся площадях истинного контакта мгновенно начинает протекать процесс диффузии, которая увеличивает прочность связи [9]. Деформация контактной зоны сопровождается наклепом поверхностного слоя, также упрочняющего образовавшуюся связь. При разъединении сцепившихся тел разрушение в этом случае будет происходить не по месту соединения, а на некоторой глубине, что приведет к значительным повреждениям. Твердые тела покрыты различными пленками, которые вступая в адгезионное взаимодействие, мешают проявлению адгезии между самими телами. Непосредственное адгезионное взаимодействие двух тел маскируется этими побочными факторами. [c.10] Согласно взглядам Б. В. Дерягина и Н. А. Кротовой [191, при соприкосновении двух тел возникает контактная разность потенциалов. Сближенные поверхности двух тел отождествляются с конденсатором, обкладками которого является двойной электрический слой. [c.11] Вернуться к основной статье