Физика изнашивания поверхностей

ФИЗИКА ИЗНАШИВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ [c.78]

Выражения (4.36) и (4.37) представляют термодинамическую (энтропийную) модель металлополимерной трибосистемы, рассматриваемой в качестве открытой термодинамической системы. Известно, что имеющиеся в арсенале конструкторов расчетные зависимости на износ н долговечность носят эмпирический характер и не учитывают действительную картину и природу изнашивания поверхностей трения. Предлагаемая же модель открывает принципиальную возможность оценить интенсивность изнашивания металлополимерной пары трения на этапе проектирования машины на основе закономерностей физико-хи-мических процессов в зоне трения и физических свойств изнашиваемого материала. Для этого необходимо записать уравнения потоков энергии и вещества для каждого слагаемого подынтегрального выражения согласно физическому закону соответствующего эффекта (теплового, электрического, диффузионного) и решить эти уравнения при соответствующих начальных и граничных условиях, а также, используя выражение (4,32), определить А. для выбранного композиционного материала, Однако задача получения аналитического выражения для соответствующих эффектов требует проведения сложных теоретических и экспериментальных исследований и составляет одну из актуальных задач трибологии на ближайшие десятилетия. [c.121]

Проведенные исследования изнашивания металлического эле мента тормозного устройства подъемно-транспортных машин [11] показали, что изнашивание поверхности трения тормозного шкива в ряде случаев происходит весьма интенсивно, хотя твердость этой поверхности значительно превышает твердость поверхности трения фрикционного материала, измеренную перед началом опыта. Это может быть объяснено, во-первых, наличием абразивных частиц, имеющихся во фрикционном материале (чаще всего окиси кремния) или попавших на поверхность трения извне во-вторых, в процессе трения в результате комплексного влияния нормального и тангенциального усилий, скорости и температуры поверхностные слои фрикционного материала и металла преобразуются и приобретают свойства, резко отличные от свойств обоих элементов трущейся пары, имевшихся у них до участия в процессе трения. При нагревании в процессе работы происходит изменение физико-механических свойств металла и фрикционного материала с увеличением температуры предел прочности элементов пары уменьшается (фиг. 348). [c.577]

При пластическом контакте интенсивность изнашивания поверхности связана с физико-механическими свойствами материала трущихся поверхностей следующей зависимостью [c.102]

Одной из основных причин нарушения неподвижности соединений деталей сборочных единиц является увеличение зазора между их контактирующими поверхностями вследствие как недостаточного качества и точности механической обработки и сборки, так и фреттинг-коррозионного изнашивания их в процессе эксплуатации. Но если между данными контактирующими поверхностями расположить гибкий компенсатор износа (полимерный композиционный материал) с заданными физико-механическими свойствами, то он позволит свести зазор к нулю при сборке и, обладая необходимыми упругими и релаксационными свойствами, исключит его возникновение в процессе эксплуатации, Это позволит создать соединение деталей узлов машин с очень высокой работоспособностью н долговечностью. [c.192]

Изнашивание — это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации (ГОСТ 16429—70). Изнашивание может сопровождаться процессами коррозии и является сложным физико-химическим процессом, Его изучению посвящена обширная как отечественная, так и зарубежная литература. [c.229]

Процесс приработки сопряженных поверхностей сопровождается сложными необратимыми явлениями, протекающими в тонком поверхностном слое. При приработке изменяются физико-механические, теплофизические свойства поверхностных слоев, макро-и микрогеометрия. В начальный период приработки происходит интенсивное изнашивание неровностей, полученных при механической обработке, их дробление и пластическое деформирование, обычно сопровождаемое наклепом тонкого поверхностного слоя [21]. В результате приработки происходит сглаживание наиболее выступающих неровностей, частичное или полное уничтожение первоначальных неровностей и установление новых, отличных от первоначальных по форме и размерам [28, 41, 43, 81, 97,105,116]. [c.18]

Коэффициент трения, интенсивность изнашивания и контактная жесткость стыков в значительной мере зависят от степени шероховатости поверхностей. Минимум на кривых зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания от степени шеро.ховатости объясняется двойственной молекулярно-механической природой трения и механизмом усталостного изнашивания. Минимальные значения коэффициента трения и интенсивности изнашивания материала соответствуют равновесной шероховатости, которая воспроизводится в процессе длительной эксплуатации. Предложенный расчет позволяет определить комплексный критерий Д, соответствующий равновесной шероховатости, по известным физико-механических характеристикам пар трения и приложенной нагрузке. [c.102]

Наиболее существенным классификационным признаком любого вида изнашивания является качественная картина рельефа на поверхности. В каждом виде изнашивания макро- и микрорельеф на поверхности формируется под действием многих факторов, основные из которых — уровень внешнего силового воздействия на контактирующие пары, присутствие абразива и его характеристика, возможность охлаждения и смазки, физико-механические свойства взаимодействующих материалов и др. [c.30]

Природа образования и отделения частиц материала в условиях ударно-абразивного изнашивания стали, их форма и размеры определяются, при равенстве прочих факторов, физико-механическими свойствами изнашиваемой поверхности. [c.69]

Изнашивание металлов при высоких давлениях и скоростях связано с повышением температуры в местах контакта. Это вызывает различные физико-химические реакции (окисление, фазовые превращения, оплавление и др.) на поверхности трения. Локальность поверхностного нагрева связана с возникновением высоких объемных напряжений на отдельных участках поверхности металла. [c.18]

Решая вопрос о повышении износостойкости какой-либо конкретной детали, работающей в определенных условиях (при определенных нагрузке, скорости относительного перемещения и условиях теплоотвода), наиболее правильным будет, во-первых, изучить повреждения поверхности изношенной детали, во-вторых, по возможности ближе моделируя условия реального изнашивания на экспериментальной лабораторной установке, получить подобные же повреждения, в-третьих, на основании данных изучения физико-механических изменений изношенной поверхности и серии сравнительных испытаний найти материал, обладающий наибольшим сопротивлением изнашиванию. [c.29]

Савицкий К. В. О сопротивлении изнашиванию металлов и сплавов при трении об абразивную поверхность. Изв. вузов. Физика, 1958, № 2. [c.112]

Как показали испытания, при обработке поверхности трения методом гидрополирования износостойкость повышается на 25—30% по сравнению с механическим полированием, причем величина износа зависит от фактической шероховатости поверхности. С увеличением шероховатости износ увеличивается, хотя коэффициент трения в диапазоне от 4 до 10-го классов чистоты по ГОСТу 2789—59 существенно не меняется. Оптимальная микрогеометрия поверхности (при которой износ минимален) устанавливается в зависимости от условий нагружения и изнашивания и физико-механических свойств материала, главным образом его поверхностного слоя. [c.313]

Теория усталостного изнашивания успешно развивается [19]. Она основывается на том, что разрушение участков поверхностей трения и отделение материала в виде продуктов изнашивания происходит вследствие многократного взаимодействия выступов шероховатых поверхностей трения. В процессе усталостного изнашивания возникает фрикционно-контактная усталость материалов. Факт, что в поверхностном слое в период, предшествующий разрушению, могут происходить разнообразные физические, физико-хи-мические и механические процессы (окисление, деструкция, фазовые переходы и т. п.), не противоречит представлениям об усталостной природе изнашивания, а подтверждает их, так как аналогичные процессы происходят и при динамической усталости материалов [33]. Теория усталостного изнашивания не исключает возможности разрушения в результате одного взаимодействия выступов поверхностей тре- [c.65]

Таким образом, основное воздействие на процессы трения и изнашивания антифрикционных полимерных материалов оказывает температура, влияющая и на физико-механические свойства самих материалов, и на интенсивность протекания физико-химических процессов в зоне контакта полимера с металлом. Поэтому такое внимание уделяется расчетам температуры эксплуатации подшипниковых узлов, которая определяется величинами теплообразования на поверхностях трения и теплоотводом от них через вал и корпус узла. [c.67]

Отечественные машины трения для испытания антифрикционных и фрикционных материалов. Как следует из теории трения н изнашивания, рабочие характеристики узлов трения машин, приборов и аппаратов зависят ог свойств материалов, конструкций узла и режимов работы [23, 38, 39, 51]. Эти условия оказывают решающее воздействие на процессы физико-химической механики при трении, а именно происходит взаимодействие поверхностей, изменение в материалах и их разрушение, т. е. изнашивание. [c.311]

Механическое изнашивание — процесс разрушения поверхностей деталей машин упругими и пластическими деформациями металла поверхностных слоев, вызванный внешним механическим воздействием, без существенных физико-химических изменений. [c.43]

Для различных условий изнашивания надо находить оптимальные качества поверхности и свойства материала изнашиваемых элементов деталей с учетом ведущего процесса изнашивания. При этом следует выбирать такие режимы обработки и физико-механические свойства поверхностных слоев, которые обеспечивают характеристики качества поверхности, близкие к оптимальным для данных условий эксплуатации. [c.409]

Модели 1 п 4 характерны для случаев, когда геометрия контактирования при трении (в частности, площадь поверхности контакта), физико-химические свойства материалов на трущихся поверхностях и другие параметры, определяющие условия протекания процесса изнашивания испытываемых элементов и узлов, не изменяются по мере накопления износа или изменяются незначительно. [c.202]

Процесс изнашивания зависит от многих факторов, к которым в первую очередь следует отнести сочетание физико-механических свойств трущихся материалов, шероховатость, точность контактных поверхностей и условия трения. Количественное значение и соотношение этих и других факторов изменяют картину изнашивания и характеризуют тот или иной вид износа [29, 57]. [c.44]

Таким образом, износостойкость деталей зависит в основном от совокупности условий трения, физико-механических свойств трущихся поверхностных слоев и геометрических характеристик поверхностей. Последние два фактора определяются технологией обработки электромеханическим сглаживанием. Характерные профилограммы поверхностей, образованных шлифованием и ЭМО, приведены на рис. 33. Как известно, износ в процессе приработки и нарастание соответствующего зазора в сопрягаемых деталях зависят главным образом от истирания микронеровностей до образования минимально необходимой опорной (несущей) поверхности, после чего идет нормальное изнашивание деталей. Чем больше опорная поверхность, тем меньше время приработки и соответствующий зазор. Построение опорных кривых (рис. 34) производилось по методу Э. В. Рыжова [49]. [c.47]

Изнашивание является сложным физико-химическим процессом и нередко сопровождается коррозией Реальные поверхности имеют сложный рельеф, характеризующийся шероховатостью и волнистостью. При трении существует дискретное касание шероховатых тел и, как следствие этого, возникают отдельные фрикционные связи, определяющие процесс изнашивания. Износ может возникнуть вследствие фрикционной усталости, хрупкого и вязкого разрушения, микрорезания при начальном взаимодействии, разрушения (в том числе усталостного) оксидных пленок, глубинного вырывания металла и т. д. [c.105]

Обычно между трущимися поверхностями имеется тонкая пленка оксидов, которая изолирует поверхности соприкасающихся металлов. Механизм изнашивания и величина износа зависят как от свойств материала пар трения, так и от характера их движения (трение скольжения, качения и т. д.), величины Р, скорости перемещения V и физико-химического действия среды. Ниже описаны различные разновидности изнашивания. Чаще имеют место коррозионно-механическое или окислительное изнашивание. Окислительным называется изнашивание, при котором основное влияние на изнашивание оказывает химическая реакция материала 6 кислородом или окисляющей окружающей средой. [c.105]

Многообразие применяемых материалов и условий эксплуатации трущихся деталей предопределяет чрезвычайное многообразие видов изнашивания и разрушения поверхностей. Совокупность физико-хими-ческих процессов при трении определяет вид изнашивания и его интенсивность. Вид изнашивания и повреждения не являются характерными именно для данной пары трения, а зависят от условий работы. Изменение условий работы (вид смазки, скорость скольжения, температура) может приводить к изменению ведущего вида изнашивания поверхностей. Так, увеличение скорости скольжения вызывает повышение температуры и ускорение окислительных процессов, поэтому до некоторой скорости скольжения может наблюдаться схватывание поверхностей, а по достижении критической скорости возможен переход к окислительному изнашиванию вследствие увеличения скорости образования окисных пленок. [c.122]

Эрозия материала — вид изнашивания поверхности деталей машин и аппаратов, включающий собственно эрозионное разрушение, а также элементы треиня и коррозии и подчиняющийся закономерностям физики твердого тела и учения о поверхностных явлениях под действием внешних сил (рис. 35). [c.86]

Под приработкой понимают процесс изменения геометрии поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении работы трения, температуры и интенсивности изнашивания. При этом происходит изнашивание поверхностей на участках, где исходные технологические неточности, силовые и тепловые деформации препятствуют распространению площади контакта поверхностей трения (макроприработки). [c.161]

На основе физической теории надежности создаются методы расчета надежности нефтехимических аппаратов, методы ускоренных испытаний, устанавливаются режимы защиты и упрочнения поверхностей аппаратов. Интеграция теории надежности с вышеназванными физико-техническими дисциплинами привела к появлению таких направлений в теории надежности, как прочностная надежность, трибологическая, коррозионная надежность. В этих направлениях решаются задачи расчета, испытаний и обеспечения надежности на основе методов теории прочности, фибологии и коррозии металлов, а также в условиях воздействия на изделия соответственно механических нагрузок, агрессивных сред, трения и изнашивания. [c.71]

Основанием для использования непрерывной модели могут служить рассмотренные выше физико-химические процессы при трении. Принимая во внимание, что долговечность трибосистемы определяется характеристиками трения и изнашивания при установивн1емся режиме трения (режиме работы узла трения), ниже обосновывается и рассматривается модель, дающая описание процесса в установившемся режиме трения, т.е. в стационарном термодинамическом состоянии. При установившемся режиме трения, как было показано выше, поверхность металлической детали покрыта полимерной пленкой фрикционного переноса, которая прочно удерживается силами адгезионного взаимодействия. Образование физических и химических связей между полимером и металлом способствует реализации термодинамических процессов переноса энергии и вещества между этими двумя фазами одной термодинамичес- [c.114]

Влияние параметров технологического процесса на износо< стойкость поверхностей. Показатели качества изготовления изделий, как следствия принятого технологического процесса, оказывают непосредственное влияние на такое основное эксплуатационное свойство, как износостойкость поверхности. Во-первых, как это было показано выше, на износостойкость влияют химический состав, структура и механические характеристики материалов (см. гл. 5, п. 2 и п. 5), которые зависят от металлургических или других процессов получения материалов, от термических и термохимических видов обработки поверхностей. Во-вторых, износостойкость зависит от геометрических и физико-химических параметра поверхностного Слоя (см. гл. 2, п. 2). При этом отклонения формы деталей увеличивают период макроприработки (см. гл. 8, п. 3), а шероховатость поверхности влияет на период микропри-райотки, поскольку в процессе нормального изнашивания устана-вливаетря оптимальная шероховатость, соответствующая данным условиям работы сопряжения (см. рис. 74). [c.437]

Результаты исследований, проведенных М. М. Тененбаумом [186—189], показывают, что гидроабразивное изнашивание является сложным, самонастраиваюхцимся процессом, зависящим прежде всего от угла атаки, скорости абразивных частиц в момент удара о поверхность детали, отношения значений твердости изнашиваемого материала и абразива (коэффициент твердости), концентрации абразивных частиц в жидкости. Гидроабразивное изнашивание определяется не только действием абразивных частиц, но и физико-химическими реакциями с жидкостью. При определенных условиях воздействие жидкости может быть столь активным, что гидроабразивное изнашивание (действие твердых частиц) подавляется кавитацией или коррозией. Обычно гидроабразивному разрушению предшествуют пластическая деформация, микроусталостные явления или процессы микрорезания, на которые накладываются гидравлические удары захлопывающихся кавитационных пузырьков и адсорбционно-коррозионные реакции [186, 190]. [c.110]

Величина износа и механизм изнашивания определяются структурой и свойствами изнашиваемого материала (количеством, размерами и расположением упрочняющих фаз, степенью легирования,, прочностью, пластичностью и т. д.) и параметрами газоабразивного нагрун<ения (углом атаки, скоростью ударения, физико-механическими характеристиками абразива и т. д.). Одним из важнейших параметров внешнего силового воздействия является угол атаки. Различают малые, средние углы и углы, соответствующие прямому динамическому внедрению. При малых углах атаки разрушение поверхности обусловлено действием касательных напряжений. Вместе с тем было показано, что разрушение не связано с процессами микрорезания. На это указывают данные рентгеноструктурного анализа и замеры микротвердости поверхностного слоя, свидетельствующие о незначительном наклепе [202]. [c.116]

Создание инженерных методов расчета интенЬивно-сти изнашивания при ударе и его прогнозирования неразрывно связано с установлением зависимости износа от физико-механических свойств, прочностных характеристик и микрогеометрии соударяющихся поверхностей. [c.22]

При пластической деформации выступов фактическая площадь контакта почти не зависит от микрогеометрии поверхности, определяется пластическими свойствами материала и нагрузкой. Упрочнение материала влияет на формирование фактической площади контакта, которая при этом зависит от нагрузки в степени. В случае упругой деформации шероховатостей на фактическую площадь контакта существенно влияют геометрические характеристики шероховатости и упругие свойства материала. Площадь в этом случае пропорциональна нагрузке в степени 0,7-0,9. В узлах трения механизмов и машин, приборов, оборудования часто встречающимися видами износа являются адгезионный, абразивный, коррозионно-механический, усталостный. При воздействии потока жидкости, газа возникает эрозионное изнашивание. Наиболее интенсивно изнашивание протекает в процессе заедания. Поверхности трения при малых колебательных пере-меще1шях подвержены фреттинг-коррозии. В условиях кавитационных явлений возникает кавитационное изнашивание. Механизм физико-химических связей при адгезионном взаимодействии и интенсивность поверхностного разрушения непосредственно зависят от величины площади фактического контакта [4, 8—12]. Значительный рост интенсивности изнашивания наблюдается при достижении контактными нормальными напряжениями величины предела текучести материала. Энергия адгезии увеличивается при физически чистом контакте материалов и совпадающих по структуре материалов. Гладкость поверхностей способствует увеличению адге- [c.158]

Химически модифищ1рованные слои должны иметь прочную связь с основным материалом, низкую прочность на срез и высокую термическую стабильность. Трибохимические слои весьма тонки, однако их влияние на интенсивность изнашивания и нагрузку заедания весьма существенно. Если реакция присадки с поверхностного твердого тела идет при сравнительно низкой температуре или даже при отсутствии трения, то возникает опасность повышенного износа. Необходимо находить область температур, при которой каждая присадка эффективна, и диапазон возможного действия в реальных условиях трения, Трибохимия, механизм действия и эффективность присадок для предотвращения износа и заедания значительно отличаются, так как при заедании главное назначение химически модифицированных слоев — предотвратить возникновение фактического (физического) контакта металлических поверхностей тел даже при возможном повышенном износе. Для уменьшения износа принципиальное значение имеет повышенная прочность химически модифицированных слоев. Средний коэффициент трения скольжения, как показывает опыт, мало зависит от свойств, возникающих на поверхности пленок. Главным влияющим фактором при трибохимических процессах является температура в дискретных точках касания тел, которая приводит к изменению физико-механических свойств контактирующих материалов, уменьшению вязкости масла, активизирует испаряемость и трибохимические процессы на поверхностях тел. [c.172]

Структура метода расчета на износ с учетом физических, химических и механических факторов. Проблема трения, износа, смазки является комплексной и базируется на фундаментальных законах физики, химии, механики сплошных сред, термодинамики, материаловедения. Закон изнашивания твердых тел в общем случае должен учитывать физические, химические, механические явления, протекающие в контакте, а также изменение контактной ситуащ1и (геометрических характеристик контакта, кинематики движения, структуры, состава приповерхностных и поверхностных слоев материалов, химических соединений на поверхностях твер- [c.178]

Лабораторные испытания делятся нами на две категории к первой относятся испытания для оценки механических и физико-химических свойств материалов, связанных в какой-то мере, иногда отдаленно, с поведением этих материалов при трении. Результаты испытаний являются условными, но они дают возможность исследовать процесс трения и изнашивания, определять перспективы применения новых материалов, методов упрочнения, отделки поверхностей и пр. Ряд методов испытаний 9toft категории используется для контроля стабильности качества материалов в производстве (например, испытание резины на износ согласно ГОСТ 426-57). [c.9]

При работе фрикционного устройства в поверхностных слоях накладок из ФПМ происходят сложные физико-химико-механические процессы, связанные с механо- и термодеструкцией и окислительными процессами связующего (крекинг, пиролиз и др.), деструкцией наполнителей, а также взаимодействием продуктов разложения связующего и наполнителей между собой н с металлическим контртелом — вторым элементом пары трения. Развитию этих процессов способствует присутствие кислорода (кислород воздуха кислород, адсорбированный поверхностями трения и порами кислород, введенный в состав материала его кислородосодержащими компонентами). Степень реализации этих процессов зависит от конкретных условий на фрикционном контакте, в первую очередь температуры, с увеличением которой усиливается интенсивность развития деструкционных процессов, глубина расщепления молекул и в результате образуются различные продукты распада. Все это оказывает существенное влияние на рабочие характеристики пары трения, на величину коэффициента трения и на интенсивность изнашивания. [c.321]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...