Молекулярного взаимодействия

Износостойкость. Разрушение поверхностей от износа неизбежно и в какой-то степени сопутствует работе любого механизма. Износ возникает от механического сцепления поверхностей и молекулярного схватывания частиц вследствие трения между относительно движущимися сопряженными поверхностями. Износ может иметь несколько иную природу, когда между соприкасающимися поверхностями попадают твердые частицы (абразивы), царапающие и срезающие частицы металла.

4. Протекание процессов переноса материалов с одной поверхности на другую. Это перенос пленки более пластичного тела на твердое в результате молекулярного схватывания (намазывание), перенос стали или чугуна в результате наводороживания их поверхностных слоев на мягкое контртело (бронзу, пластмассу) 1691 и так называемый избирательный атомарный перенос, открытый Д. Н. Гаркуновым и И. В. Крагельским 137].

К таким требованиям в первую очередь относятся: легкая; прирабатываемость, высокая износостойкость при нормальных условиях работы, низкий коэффициент трения при нормальных условиях работы, малоизменяющийся в зависимости от скорости скольжения и времени неподвижного контакта, плавность медленных перемещений, низкий коэффициент трения и отсутствие молекулярного схватывания в условиях несовершенной смазки и при перерывах в смазке, достаточная жесткость стыка.

Так, при трении однородных материалов в условиях несовершенной смазки для предотвращения молекулярного схватывания необходимо, чтобы их твердость отличалась не меньше, чем на 10 единиц по Бринеллю.

значительной шероховатостью. Левые ветви кривых обусловливаются преобладанием молекулярного схватывания трущихся металлов в условиях изнашивания, правые ветви — механическим зацеплением неровностей (при их значительной величине в этой зоне шероховатостей). Борьба двух различно действующих процессов — молекулярного сцепления и механического зацепления — дает минимум на кривых.

Шарнирно-болтовые соединения работают при высоких удельных нагрузках, малых скоростях скольжения, низкой и высокой температуре поверхностей трения, граничных условиях смазки и часто в присутствии на трущихся поверхностях абразивных частиц. Наиболее характерны для шарнирно-болтовых соединений следующие виды износа: абразивный в результате диспергирования отдельных участков поверхности трения и молекулярного схватывания и износ поверхности в результате трения и коррозии.

Радиограммы на рис. 1 показывают, что в условиях скольжения по свежеобточенной поверхности при удельных давлениях, примерно соответствующих давлениям резания, износ носит дискретный характер и осуществляется в основном за счет переноса (в результате молекулярного схватывания) частиц материала инструмента (пластинок) на трущуюся поверхность детали. В области низких и средних скоростей скольжения происходит интенсивный перенос частиц металла заготовки па пластинку и частиц металла пластинки на заготовку. В области высоких скоростей скольжения, в результате изменения физико-химического состояния металлов в зоне контакта, характер износа меняется.

Коэффициенты трения указанных марок самофлюсующихся твердых сплавов примерно в 3—5 раз ниже по сравнению со сталями марок 45 и ШХ15. При этом, как правило, износ в результате молекулярного схватывания в зоне контакта трущихся поверхностей не имеет места.

Например, многие чугунные и стальные направляющие выходят из строя из-за образования задиров, т. е. из-за молекулярного схватывания материалов.

При второй разновидности молекулярного схватывания — молеку-лярно-тепловом изнашивании в металле поверхностных слоев происходит рекристаллизация, отпуск, первичная и вторичная закалка, а также коренные изменения механических свойств и структуры металла трущихся поверхностей. Глубина изменения структуры при различных условиях молекулярно-теплового изнашивания в деталях машин находится в пределах 5—30 мкм.

Износ шестерен может быть абразивным, от молекулярного схватывания и осповидным. Особенно часто у шестерен появляется сотовидный износ (питтинг), в результате которого на поверхности зуба получаются характерные изъязвления или оспины (фиг. 200). Объясняется это действием сильных переменных напряжений сжатия на поверхности зуба при работе шестерни. После нескольких миллионов циклов напряжений сжатия под поверхностью контакта у зубьев на небольшой глубине образуются трещины усталости. В результате от поверхности зуба отделяются небольшие чешуйки металла (язвы, оспины), что и дало основание назвать такой износ осповидным. Чем выше твердость поверхности и чем выше предел текучести сердцевины зуба, тем выше контактная выносливость.

Паяные соединения — это неразъемные соединения, обеспечиваемые силами молекулярного взаимодействия между соединяемыми деталями и припоем. Припой — это сплав или металл, вводимый в расплавленном состоянии в зазор между соединяемыми деталями и имеющий более низкую температуру плавления, чем соединяемые детали. Отличие пайки от сварки — отсутствие расплавления или высокотемпературного нагрева соединяемых деталей.

Возникновение трения объясняется двумя основными причинами. Во-первых, поверхности трения не абсолютно гладкие, а имеют неровности (рис. 120, а), которые, соприкасаясь друг с другом, создают сопротивление движению. Во-вторых, между соприкасающимися возникают силы молекулярного взаимодействия,

Возникновение трения объясняется двумя основными причинами. Во-первых, поверхности трения не абсолютно гладкие, а имеют неровности (рис. 1.121, а), которые, соприкасаясь друг с другом, создают сопротивление движению. Во-вторых, между соприкасающимися поверхностями возникают силы молекулярного взаимодействия, для преодоления которых также необходимо приложить силу. В технике трение встречается повсюду, где соприкасающиеся детали перемещаются относительно друг друга, а так как движущиеся части есть в любой машине, то, следовательно, трение имеется во всех машинах.

При деформации тела под действием внешних сил внутри него возникают силы упругости, которые препятствуют деформации и стремятся вернуть частицы тела в первоначальное положение. Силы упругости возникают в результате существования в теле внутренних сил молекулярного взаимодействия.

зрения, это возникающее сопротивление движению одного тела относительно другого является следствием неровности поверхности тел, упруго-вязкого контакта их и молекулярного взаимодействия.

Появление загрязнений, влаги и пленки окислов на металлических поверхностях влияет на коэффициент трения двояко. Силы молекулярного притяжения и адгезионного взаимодействия могут снижаться в сотни раз по сравнению с контактированием чистых ювенильных поверхностей металлов. Прочность окислов обычно меньше прочности основного металла, поэтому сопротивление "пропахиванию" и срезанию частиц при перемещении наряду с силами молекулярного взаимодействия значительно понижается, коэффициент трения уменьшается. В то же время толстые окисные пленки обладают меньшей твердостью, и при их появлении увеличивается площадь фактического контакта. При этом если увеличение площади контакта будет происходить быстрее, чем уменьшение механической составляющей силы трения, то произойдет увеличение силы трения.

шийся вследствие молекулярного взаимодействия спай (схватывание микронеровностей) оказывается прочнее одного или обоих взаимодействующих материалов. Разрушение в этом случае происходит на некоторой глубине одного из тел. Поверхности разрушения пластичных материалов представляют собой выступающие, вытянутые в направлении движения гребни и суживающиеся в глубь материала конусы. При этом прилегающие к местам вырывов участки подвергаются в большей или меньшей степени пластической деформации. Вырванная часть материала, будучи прочно закрепленной на сопряженной поверхности, образует слой перенесенного материала. Может происходить процесс схватывания и переноса отдельных структурных составляющих сплава, в то время как остальные составляющие будут уноситься в смазочный материал или уходить из зоны трения.

Внешнее трение твердых тел сопровождается деформированием и разрушением выступов микронеровностей соприкасающихся поверхностей с отделением частиц их материала. При этом происходит необратимое изменение формы, размеров и свойств трущихся поверхностей, т. е. их износ. При трении весьма гладких поверхностей с малым давлением на них величина сил трения зависит главным образом от сил молекулярного взаимодействия, при этом нагрев и износ поверхностей почти отсутствуют.

Общее сопротивление, возникающее на поверхности двух соприкасающихся тел (рис. 9.1) при относительном скольжении их называется силой трения. Еще Паран (1704) и Эйлер (1748) утвеп-ждали, что основной причиной трения скольжения является шероховатость тел, находящихся в соприкасании. При сильном увеличении (изучая микроструктуру или микрогеометрию) соприкасающихся тел можно видеть картину соприкасания двух шероховатых прижатых друг к другу поверхностей (рис. 9.1). При движении одного тела относительно другого в зонах фактического контакта происходит сцепление, возникают упругие, вязкие или пластические деформации соприкасающихся элементов *, развиваются силы молекулярного взаимодействия. Появляющееся в результате этого суммарное сопротивление движению одного тела по другому и представляет собой силу трения. Такое объяснение физической картины трения дает механическая и молекулярная теория.

и, кроме того, молекулярного взаимодействия контактирующихся элементов. (Силы молекулярного притяжения можно ощутить, если две мерные плитки, находящиеся в соприкасании хорошо обработанными -поверхностями, сдвигать одну относительно другой.)

где Гмол — сила трения, определяемая силами молекулярного взаимодействия контактирующихся элементов двух тел; Гмех — сила трения, определяемая характером и величиной механических связей. Основная зависимость, определяющая величину силы трения, имеет вид