Изнашивания материалов

Коэффициент Cv учитывает интенсивность изнашивания материала. Нго принимают в зависимости от скорости скольжения:

Коэффициент Су учитывает интенсивность изнашивания материала колеса. Его принимают в зависимости от скорости VCK скольжения:

Наиболее важные факторы формирования покрытия - температура подложки, ее тепловое состояние при ионной очистки и напылении. Поэтому при разработке технологии ионно-вакуумной обработки температурные условия рассматриваются как главный оптимизационный параметр. Управление тепловыми условиями осаждения покрытий осуществляют посредством кратковременного подключения высокого напряжения, изменением величины напряжения на подложке, варьированием силы тока, подогревом или охлаждением подложки внешними источниками тепла, а также использованием специальной технологической оснастки с определенной теплоемкостью. В целом изменение температурных условий во время технологического цикла происходит в соответствии с тремя стадиями (рис. 8.10). Завершающий этап технологического процесса - стадия охлаждения, которое должно осуществляться до определенных температур в вакуумной камере. Охлаждение изделия в рабочей камере проводят для предотвращения окислительных процессов на его поверхностях. Выбор состава покрытий и конструирование поверхностных слоев с повышенной сопротивляемостью конкретному виду изнашивания материала трибосистемы базируются на экспериментальных результатах исследования триботехнических свойств модифицированных материалов.

Коэффициент Со учитывает интенсивность изнашивания материала. Его принимают в зависимости от скорости скольжения:

этих поверхностей также можно применить общий методический подход, когда исходная закономерность изнашивания материала распространяется на поверхность трения, т. е. рассматривается макрокартина износа. Однако в перечисленных случаях основную роль играет специфика кинематических и силовых факторов, характерных для данного типа машин. Поэтому изучение износа этих элементов является обычно предметом специальных исследований.

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 шероховатости объясняется двойственной молекулярно-механи-ческой 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 А, соответствующий равновесной шероховатости, по известным физико-механических характеристикам пар трения и приложенной нагрузке.

причиной изнашивания материала деталей. В соответствии с условиями службы материала получили развитие методы лабораторного испытания на абразивное изнашивание с имитированием эксплоатационных условий службы. Равным образом получили развитие такие ла бораторные методы испытаний на абразивное изнашивание, в которых имитирование соблюдается только в отношении характера самого процесса.

в ряде случаев это приводило к увеличению износа ленты. При введении смазки (масла индустриального И-20 или консистентной смазки ЦИАТИМ-201) скорость изнашивания материала заметно снижалась. Долговечность эксплуатации МФПС зависит от габаритов подшипника (влияние масштабного фактора), твердости и шероховатости рабочей поверхности стального вала. При уменьшении рабочего диаметра и увеличении шероховатости стального вала (более Ra = 0,32 мкм) скорость изнашивания МФПС заметно повышается. Ниже приведены значения коэффициентов, рекомендуемые для учета влияния масштабного фактора /См

от пути трения, мы должны получить прямую линию, тангенс угла наклона которой указывает на интенсивность изнашивания материала.

ленты. При введении жидкого масла или пластичного смазочного материала скорость изнашивания материала заметно уменьшилась. Срок службы подшипников зависит от их габаритов, твердости и шероховатости рабочей поверхности стального вала. С уменьшением рабочего диаметра и увеличе-

Рис. 1.17. Зависимость скорости изнашивания / материала MF'2 от отношения действующего значения Pav к допустимому

Учебное пособие содержит систематизированные сведения и положения трибофизики конструкционных и инструментальных материалов, включая сведения о материалах трнбосистем и триботехнологиях, строении и свойствах обработанных новерхносгей, контактном взаимодействии, физике и основных видах изнашивания материалов. Рассмотрены физические основы структурной модификации, структурно-фазовые превращения и изменения триботехнических свойств стали, цветных и твердых сплавов, полимерных материалов при традиционных и новых методах высокоэнергетической модификации материалов. Описаны технологии и технологическое оборудование ионной, электронной, лазерной и комплексной обработок, обеспечивающих существенное повышение износостойкости модифицируемых материалов.

Изучение напряженно-деформированного состояния, соотношений между упругой и пластической составляющей и закономерностей их развития в условиях трения и изнашивания материалов представляет большой интерес и имеет существенное знамение для развития три-бофизики. Для экспериментального исследования деформации применяют различные методы: тензометрирование, металлографический анализ, рентгеноструктурный анализ, методы экзоэлектронной эмиссии и электросопротивления [9, 28, 29]. Б.И. Костецкий исследовал напряженно-деформированное состояние при трении скольжения методом фотоупругости. В качестве объекта исследования — трущихся тел — были использованы фотоактивные кристаллы и полимеры. Установлено, что напряженно-деформированное состояние при статическом контакте и трении значительно различается. Показано, что деформация при внешнем трении происходит путем растяжения и сжатия, и выявлены ее особенности в зоне непосредственного контакта и в зонах влияния [28].

Приведенные зависимости скорости изнашивания и износа отражают общую закономерность изнашивания материалов, они справедливы для ограниченных условий трения и не учитывают всего многообразия

Физические модели процессов изнашивания материалов характеризуются качественным описанием физических и физико-химических процессов, развивающихся при фрикционном взаимодействии и приводящих к изменению структуры и свойств контактирующих материалов и их изнашиванию.

Окружающая средн. Свойства окружающей среды оказывают существенное влияние на процесс изнашивания материалов. Степень ее влияния при разных видах изнашивания рассмотрена выше, в главах 3 и 5. Наиболее существенным является наличие или отсутствие кислорода, порождающего окислительные процессы и формирование защитных окисных пленок. Поэтому в условиях вакуума и в среде инертных газов механизмы изнашивания имеют свои особенности. Влажность воздуха в значительной мере влияет на триботехнические характеристики многих полимеров. Отсюда следует, что в любом случае испытаний, отличающихся от нормальных условий окружающей среды (комнатная температура, воздух), необходимо строго регламентировать условия испытаний для повторных опытов. Для испытаний в нормальных условиях необходим также контроль температуры и влажности, фиксируемый в протоколе испытаний.

Аналогично, для расчета на износ поверхностей деталей машин на основе исходных закономерностей изнашивания материалов были разработаны методы, учитывающие различные условия контакта и конструктивные особенности сопряженных деталей [146]. Типичным построением инженерных методов расчета деталей машин на прочность и деформацию, на износ, на ползучесть и т. д. следует считать такое, при котором на основе физической картины процесса на микроучастке объема рассматриваются процессы с учетом размеров, конфигурации и условий работы всей детали.

1. О закономерностях изнашивания материалов. Для расчета и прогнозирования надежности изделий при их износе, для выбора рациональных материалов, размеров и конструкции сопряжений при заданных условиях их работы, необходимо знать основные закономерности процесса изнашивания материалов. Только численная оценка степени повреждения материала детали при износе (см, гл, 2, п, 4) позволяет решать указанные выше задачи»

Закон изнашивания материалов должен в общем виде выражать в аналитической форме зависимость V или Y от следующих факторов: : ;

Следует иметь в виду, что между силой или работой трения и скоростью изнашивания поверхности нет непосредственной зависимости, поскольку работа, расходуемая на изнашивание, как правило, составляет небольшую часть всей работы трения. Поэтому возможны значительные изменения интенсивности изнашивания материалов, особенно при сухом трении, при сравнительно небольшом колебании коэффициента трения. Возникновение сил трения и износ поверхностей — это различные проявления процесса контактирования шероховатых поверхностей при их трении.

Во многих случаях влияние конструктивных факторов на форму изношенной поверхности проявляется в большей степени, чем влияние закономерностей изнашивания материалов. При проектировании машин конструктор должен располагать методами расчета на износ различных сопряжений, характерных для данной машины, чтобы обосновать выбор той или иной конструкции. На рис. 85 приведена классификация сопряжений по условиям их изнашивания. В зависимости от характера возможного сближения деталей при износе их поверхностей все сопряжения подразделяются на два типа. У сопряжений / типа имеются дополнительные неизнашивающиеся или малоизнашивающиеся направляющие, которые обеспечивают сближение деталей при износе только в заданном направлении х—х. В сопряжениях // типа происходит самоустановка изношенных деталей, а их взаимное положение зависит от формы изношенной поверхности. В таких сопряжениях износ обычно более сильно сказывается на функциональных свойствах пары.

Расчет величины износа и формы изношенной поверхности. Этот вид расчета позволяет выявить основные пути повышения износостойкости сопряжения и оценить его работоспособность. При расчете определяются: величина износа поверхности сопряженных деталей в каждой точке U, эпюра давлений на поверхности трения р и изменение взаимного положения в результате износа, т. е. износ сопряжения. Эти расчеты базируются на закономерностях изнашивания материалов и учитывают конфигурацию сопряжения.