7. Избирательный перенос при трении. Сущность процесса.

В соответствии с термодинамикой неравновесных процессов в трибосистемах могут возникать новые структуры, которые обусловят реализа­цию стационарного неравновесного состояния с высокой степенью упорядоченности.

К числу наиболее изученных и практически используемых процес­сов самоорганизации трибосистем относится эффект "избирательного переноса" (ИП), открытый Гаркуновым и Крагельским. Общим признаком проявления эффекта ИП является образование на поверх­ностях трения деталей сервовитной пленки, состоящей из частиц металла.

В зависимости от состава смазочного материала, материалов, из которых изготовлены детали трибосистемы, условий фрикционного взаимодействия механизм формирования сервовитной пленки разли­чен. При трении пары в среде глицерина или спиртоглицериновой смеси в результате образования металлсодержащих соединений легирующих элементов с глицерином поверхностный слой бронзового подшипника обогащается атомами меди. Восстановление оксидов меди в среде глицерина активирует поверхность трения и способству­ет ее схватыванию со стальной поверхностью. Перенос фрагментов активированного слоя бронзового подшипника на поверхность трения стального вала приводит к формированию на обеих деталях узла слоя меди. Описанные выше процессы по мере уноса сервовитной пленки возобновляются.

Эффект ИП проявляется также при использовании в качестве смазочной среды пластичных смазок, гидрожидкости, масла, фреона.

Исследова­ниями установлено, что для образования сервовитной пленки доста­точно присутствия медьсодержащих компонентов в виде порошков, твердоспеченных материалов, металлополимерных композиций и т.д. Трибохимические процессы во всех случаях обеспечивают самооргани­зацию системы и реализацию режима "безызносного трения".

К числу факторов, обеспечивающих реализацию эффекта ИП, отно­сятся: 1) контактирование поверхностей трения через пласти­чески деформируемый мягкий и тонкий слой меди; 2) предотвращение процесса окисления металла на поверхности трения; 3) перенос частиц с одной поверхности трения на другую и удержание их в зоне контакта электрическим полем.

Сервовитная пленка на поверхностях деталей трибосистемы форми­руется благодаря снижению контактных давлений, многократному передеформированию металла без наклепа, переноса и закрепления продуктов износа на рабочих поверхностях.

ИП позволяет экономить металл за счет увеличения грузоподъемности пар трения, увеличить ресурс машин и механизмов, сократить период приработ­ки двигателей, редукторов.

8. Граничное трение. Структура и свойства граничных смазочных слоев.

Трение без смазочного материала встречается в технике достаточно редко: в тормозах и фрикционных передачах, в оборудовании текстильной, пищевой, фармацевтической промышленности, где смазочный материал недопустим во избежание порчи продукции, а также в высокотемпературных узлах трения, когда любой смазочный материал непригоден. В большинстве других случаев поверхности трения разделены слоем смазочного материала. Трение при граничной смазке имеет место, когда толщина смазочного слоя соизмерима с размерами нескольких молекул и составляет сотые доли микрометра. Физические свойства таких слоев отличаются от объемных свойств смазочного материала. Граничные слои способны выдерживать большие нормальные давления, не разрушаясь. В реальных условиях режим трения при граничной смазке встречается редко. Граничные слои образуются по механизму адсорбции. Особенностью молекулярной структуры жирных кислот, сложных эфиров и других компонентов масел является наличие длинной цепи. В процессе адсорбции длинномерные молекулы с активной группой располагаются по нормали к поверхности трения параллельно друг другу. Это придает граничному слою достаточную прочность за счет сил молекулярного притяжения. Большая длина цепей позволяет им под влиянием скольжения наклоняться и изгибаться, что способствует уменьшению трения. Для граничного трения достаточно образоваться насыщенному монослою молекул, однако на практике граничные слои имеют мультимолекулярное строение. Дезориентация (десорбция) молекул граничного слоя существенно зависит от температуры. Температура десорбции Т_д  Т_п, где Т_п – температура плавления смазочного материала. Граничный слой, образованный по механизму физической адсорбции, испаряется при Т=Т_п. Химически адсорбированный слой более термостоек..

Режим трения при граничной смазке может быть реализован с помощью твердых смазочных материалов. Например, на поверхностях трения деталей из чугуна содержащийся в нем графит может намазываться, образуя граничный слой. Аналогичное действие оказывает фторопласт, когда им пропитывают пористые подшипниковые материалы.