Контактно фрикционной

Прохождение электрического токи высокой Плотности непосредственно через рабочий инструмент, очаг деформации и заготовку обуславливает значительные изменении кик в процессах пластического деформирования металла, так ив контактном взаимодействии инструмента с заготовкой, а также и внутренних компонент заготовки. Все' эти изменения вызваны показными термическими аффектами как на поверхности раздела инструмент заготовка, а также внутри объема металла, состоящего, кик правило, H::I неоднородных компонент (зерна, примеси, включения, дефекты и пр.), влияющих на распределение плотности электрического тока.

Возможность управления силами трения в силовом контактном взаимодействии с помощью электрического тока высокой плотности позволила осуществить технологические приемы для получения новых металлических композиционных материалов, которые рацее традиционными методами получить было невозможно, Одни из таких приемов, например, состоял в следующем. Предварительно изготовлялась сборка (пакет), состоящая из ряда оболочек, вставленной друг в друга, или ряда последовательных слоев, или, наконец, пучок жил или Волокон, вложенных в металлическую трубку Круглого али квадратного сечения. Затем эта сборка утонялось методами влектростиму-

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.

К важным требованиям к свойствам материалов пары трения относятся твердость и микротвердость материала. При абразивном изнашивании эти характеристики определяют износостойкость пары трения. Твердость материала прямо влияет на величину внедрения микронеровностей сопряженной поверхности, т.е. на величину деформации при контактном взаимодействии, а следовательно и на вид деформации (упругая или пластическая). В то же время величина деформации зависит от модуля упругости (Е) - важнейшей характеристики упругих свойств металлов. Большинство деталей машин, в том числе детали узлов трения (подшипников качения и скольжения, зубчатых зацеплений и т.д.), работают при циклически действующей нагрузке. Циклическое нагружение испытывают поверхностные слои трущихся деталей вследствие дискретности контактного взаимодействия микронеровностей поверхностей. В условиях циклического нагружения каждый материал разрушается после определенного числа циклов нагружения при действующих напряжениях ниже предела текучести. В материаловедении это явление называется "усталостью", а в качестве характеристики материала, работающего в условиях циклического нагружения, используется предел выносливости - максимальное напряжение, при действии которого не происходит усталостного разрушения после произвольно большого числа циклов нагружения. К материалам деталей узлов трения, рассчитываемых на большой ресурс работы,

Материалы на основе фторопласта. Фторопласт занимает особое место среди других полимеров, его нельзя отнести ни к термопластам, ни к реактопластам, так как ему присущи свойства обеих групп. Он отличается самым низким и стабильным коэффициентом трения (0,04) при трении по стали и лучшими смазывающими свойствами среди полимеров. Однако твердость чистого фторопласта невелика, что приводит к значительному деформированию поверхностных слоев при контактном взаимодействии и к интенсивному изнашиванию при трении. Поэтому для изготовления деталей узлов трения чистый фторопласт не применяют, а используют композиционные материалы на основе фторопласта. В табл. 1.8 приведены физико-механические и триботехничес-кие свойства ПСМ на основе фторопласта-4 [13].

Взаимное внедрение поверхностей наблюдается также при контактном взаимодействии металлов с полимерными материалами. В этом случае определяющее значение имеют величина и характер неровностей металлической поверхности.

Исходя из представленных соображений и экспериментальных фактов возникновения диссипативно-гетерофазных структур, формирующихся как при облучении, так и при трибомеханическом нагружении, в основу управляющего принципа модифицирующей упрочняющей обработки может быть положено соотношение уровней энергетического воздействия на материал. Это означает, что уровень энергии, переданный системе при облучении и инициирующий формирование того или иного типа структур (потенциально возможных для данного материала), обладающих повышенной способностью рассеивать энергию в условиях резания, способствовал бы переходу системы в более стабильное состояние с повышенной износоустойчивостью. Энергия, передаваемая материалу при фрикционном контактном взаимодействии, а точнее, удельная мощность не должна превышать некоторое пороговое значение.

поверхности) в количественном описании процессов, протекающих при контактном взаимодействии поверхностей.

2. При контактном взаимодействии жидких окислов с тугоплавкими металлами наблюдается:

двухосного растяжения-сжатия в результате разрушения под действием механизма Кш. Поэтому можно считать, что возрастание скручивающего момента усиливает роль поперечного сдвига не только при разрушении материала у кончика трещины, но и при возникающем контактном взаимодействии берегов усталостной трещины после ее прохождения в материале.

Другой путь сопряжения решений для подобласти состоит в применении итерационного процесса. В этом случае может быть применен альтернирующий алгоритм, аналогичный методу Шварца. Однако если в методе Шварца имеет место частичное налегание подобластей, а граничные условия на участке их пересечения задаются в перемещениях, то здесь рекомендуется видоизменение этого метода, при котором подобласти соприкасаются между собой без налегания. Одновременно изменяется характер граничных условий, которые задаются во всех итерациях для одной из подобластей в перемещениях, а для другой в напряжениях. Обоснование этого способа, а также анализ некоторых других вариантов вычислительных трудностей, возникающих при сопряжении решений в подобластях, характерных для задач о контактном взаимодействии, рассмотрены в гл. 4.

Интегральную линейную интенсивность износа необходимо определять в зависимости от вида деформаций в зонах фактического касания. Для вычисления интегральной линейной интенсивности износа необходимо определить предел прочности материала 0В, удлинение е0, приводящее к разрушению; показатель контактно-фрикционной усталости t. Для определения ав и е0 существуют специально разработанные методики и аппаратура.

Для вычисления интенсивностей износа при воздействии абразивных частиц на поверхность требуются: параметры удара (угол а0 и скорость частиц ц,), макроскопические механические характеристики поверхности и абразивных частиц (е0, НВ, ак, ps, рг), параметр контактно-фрикционной усталости. Эти характеристики определяют на установках или задаются параметрами взаимодействия.

Методы определения параметров контактно-фрикционной усталости материалов. При испытаниях материалов на усталостное изнашивание необходимо обеспечить повторное деформирование микрообъемов материала поверхностного слоя выступами контр-тела при трении со смазкой и без нее. Внешним признаком усталостного износа должно быть отсутствие (вплоть до разрушения) каких-либо макроскопических изменений поверхностей трения. Признак начала усталостного разрушения поверхности трения — лавинообразное образование частиц износа. Испытания могут проводиться в условиях упругого, пластического и упруго-пластического контакта.

Экспериментально показатель контактно-фрикционной усталости определяют при помощи установок, в которых индентор (обычно шаровой), скользит по поверхности образца.

Машины для определения параметров контактно-фрикционной усталости материалов.. Типичное испытательное устройство такого типа показано на рис. 11. На предметном столике / закрепляют плоский образец2. С образцом 2 контактирует индентор 3 — шарик или конус, закрепленный в держателе 4. Держатель 4 соединен с устройствами нагружения и измерения сил трения. Устройство нагружения представляет собой рычаг 5 с грузами 8 и противовесом 9. Грузы 8, рамка с рычагом 5, упругая балка 6 соединены в центре с держателем .4 индентора и составляют устройство измерения сил трения. На плечи

Машины для определения контактно-фрикционной усталости материалов 228

Методы определения параметров контактно-фрикционной усталости материалов 225

Интегральную линейную интенсивность износа необходимо определять в зависимости от вида деформаций в зонах фактического касания. Для вычисления интегральной линейной интенсивности износа необходимо определить предел прочности материала а^, удлинение е^, приводящее к разрушению; показатель контактно-фрикционной усталости t. Для определения Ов и е,, существуют специально разработанные методики и аппаратура.

Для вычисления интенсивностей износа при воздействии абразивных частиц на поверхность требуются: параметры удара (угол ао и скорость частиц t)j), макроскопические механические характеристики поверхности и абразивных частиц (во, НВ, а^, ps, Рг), параметр контактно-фрикционной усталости. Эти характеристики определяют на установках или задаются параметрами взаимодействия.

Методы определения параметров контактно-фрикционной усталости материалов. При испытаниях материалов на усталостное изнашивание необходимо обеспечить повторное деформирование микрообъемов материала поверхностного слоя выступами контр-тела . при трении со смазкой и без нее. Внешним признаком усталостного износа должно быть отсутствие (вплоть до разрушения) каких-либо макроскопических изменений поверхностей трения. Признак начала усталостного разрушения поверхности трения — лавинообразное образование частиц износа. Испытания могут проводиться в условиях упругого, пластического и упруго-пластического контакта.

Экспериментально показатель контактно-фрикционной усталости определяют при помощи установок, в которых индентор (обычно шаровой), скользит по поверхности образца.