4.14 Избирательный перенос при трении

В середине 50-х г.г.прошлого столетия при исследовании технического состояния узлов трения самолета ИЛ на разных этапах его эксплуатации было обнаружено явление самопроизвольного образования тонкой пленки меди на поверхностях деталей тяжелонагруженных узлов при работах пары трения сталь- бронза при смазывании спиртоглицериновой смесью. Пленка меди толщиной 1…2 мкм в процессе трения покрывала как бронзу, так и сталь. Она резко снижала износ пары трения и уменьшала силу трения примерно в 10 раз.

Исследования показали, что медная пленка образуется в результате анодного растворения бронзы: легирующие элементы уносит смазочный материал, а поверхность обогащается медью. После того как поверхность бронзы и стали покроется медью, растворение прекращается, устанавливается режим избирательного переноса.

Образовавшуюся защитную пленку называют «сервовитной». Она представляет собой вещество (металл), образованное потоком энергии и существующее в процессе трения. Трение не может уничтожить пленку, оно ее создает. При деформировании сервовитная пленка не разрушается и не подвергается усталостному разрушению.

Свойства медной пленки, «рожденной» в процессе трения, иные, чем у обычной меди, получаемой восстановлением медных руд.

Исследованиями установлено, что пленка толщиной 1…2 мкм имеет рыхлую, пористую структуру. Параметр решетки пленки меньше, чем параметр решетки бронзы. Под сервовитной пленкой на границе со сталью имеется слой окислов меди, легирующих элементов или примесей толщиной около 0,1 мкм. В самом верхнем слое пленки нет скоплений дислокаций, т.е. нет повреждений, приводящих к разрушению поверхности. Установлено, что материал пленки находится в состоянии, подобном расплавленному. Она не способна к наклепу, имеет малые сдвиговые усилия, пориста. Пленка в верхней части не имеет окислов, способна к схватыванию, при трении ее частицы могут переходить с одной поверхности трения на другую, т.е. схватываться без образования повреждений и увеличения сил трения. Трение бронзы о сталь в условиях избирательного переноса можно уподобить скольжению тела по льду, при котором жидкий коэффициент трения вместо воды обеспечивает пленка расплавленного металла.

4.14.1 Использование избирательного переноса в узлах машин

Избирательный перенос проявляется при трении стали по стали, стали по чугуну, чугуна по чугуну, стали по спеченному материалу, металлополимеру, стеклу, бронзе, алюминиевым сплавам.

Используют:

• в подшипниках качения (шарики и поверхности дорожек качения покрывают сервовитной пленкой);

• нефтебуровое оборудование;

• шарнирные соединения самолетов;

• узлах трения автомобилей;

• на текстильных машинах;

• химическое оборудование;

• в машинах литейного производства;

• бытовая техника.