6 Изнашивание при фреттинг-коррозии. Виды изнашивания. Сущность механического и химического механизма изнашивания при фреттинг-коррозии.

изнашивание при фреттинг-коррозии происходит в про­цессе малых относительных колебательных перемещений кон­тактирующих металлических поверхностей в результате пе­риодических деформаций или вибраций элементов конструк­ции. При фреттинг-коррозии наблюдаются схватывание, аб­разивное изнашивание и усталостно-коррозионные явления. Этот вид изнашивания характерен для поверхностей деталей в неподвижных соединениях, воспринимающих вибрацион­ные нагрузки (например, наружные поверхности наружных колец шарико- и роликоподшипников, поверхности отвер­стий в корпусах подшипников, в заклёпочных соединениях, работающих при вибрационной нагрузке, и др.). Фреттинг-коррозия может возникать при сухом трении и в условиях смазки.

Интенсивность износа возрастает при работе деталей в агрессивных средах. В данном случае повреждение соединённых поверхностей происходит в условиях фреттинг-коррозии^[1]. На поверхностях контактирующих деталей защитные окислительные плёнки разрушаются, оголяется чистый металл. Происходит отделение частичек металла, которые впоследствии окисляются. Поэтому продуктами износа при фретинг-коррозии, как правило, являются оксиды. Оксиды производят абразивное действие, зависящее от их твёрдости и размеров их частичек в продуктах износа.

7 Избирательный перенос при трении. Сущность процесса. Требования к материалам, участвующим в процессе трения. Триботехнические материалы.

Рабочие поверхности при трении, как правило, теряют свою форму и размеры, а продукты износа уносятся смазкой. Однако можно обеспечить, чтобы оторвавшиеся при изнашивании частицы схватывались с той же поверхностью или переносились на сопряженную. Тогда унос металлов со смазкой и износ резко уменьшаются (на 1-2 порядка) или практически исключаются [2].

Благодаря избирательному переносу в режиме граничной смазки можно резко снизить трение и почти полностью исключить износ трущихся поверхностей.

Процессы, происходящие в зоне контакта твердых тел при трении, образуют несколько стройных систем снижения износа и трения, которые обеспечивают:

образование тонкой пластичной металлической пленки на трущихся поверхностях, защищающей основной металл от износа;

удержание продуктов износа в зоне трения;

снижение давления в зоне контакта;

образование защитной полимерной пленки из продуктов деструкции смазочного материала.

Избирательный перенос рассматривается как трение с новым смазочным материалом и наличием в зоне контакта неокисляющейся тонкой пластичной металлической пленки, обладающей особой структурой и способной к самовосстановлению при разрушении.

В практике эксплуатации машин и оборудования с избирательным переносом объясняется долголетняя работа без ремонта трущихся кинематических пар мотор-компрессоров домашних бытовых холодильников..

Наиболее подходящим металлом для использования в безызносных парах считается медь, так как она при надлежащей смазке достаточно стойка против окисления и не наклепывается, легко восстанавливается из окислов и прочно адсорбирует смазку. Распространенная фрикционная пара –сталь-бронза. Смазочная среда должна быть восстановительной по отношению к окислам меди и окислительной к другим компонентам бронзы. Оптимальной смазкой является глицерин, который, действуя как слабая кислота, растворяет цинк, свинец, железо. При этом поверхность обогащается медью и медь переносится на сопряженную поверхность. Таким образом, перенос является избирательным. Затем процесс растворения прекращается и происходит установившийся безокислительный процесс трения меди по меди с весьма малым коэффициентом трения (0,01-0,005). Прослойка меди сохраняется в состоянии, способном к схватыванию с частицами износа. Если медь не схватывается с сопряженной поверхностью, например, при покрытии ее электролитическим хромом, то частицы износа схватываются с поверхностью бронзовой детали, причем сохраняется тот же эффект.

В зависимости от механических и фрикционных свойств триботехнические материалы подразделяют на четыре труппы:

1. Смазочные материалы

2. Антифрикционные материалы, имеющие низкий коэффициент трения скольжения.

3. Износостойкие материалы с высокой твердостью поверхности.

4. Фрикционные материалы, имеющие высокий коэффициент трения скольжения.

Номенклатуру смазочных триботехнических материалов образуют смазочные материалы:

- в твердой фазе (графит, тальк, дисульфид молибдена и др.);

- жидкой фазе (смазочные масла);

- и газообразной фазе (воздух, пары углеводородов и другие газы).

В совокупность антифрикционных материалов входят сплавы цветных металлов (баббиты, бронзы и др.), некоторые виды древесины и древеснослоистых пластиков, резины, многие композиты.

8 Граничное трение. Структура и свойства граничных смазочных слоев. Механизмы реализации граничного трения.

Граничное трение — это трение движения двух твёрдых тел, имеющих на своих поверхностях незначительный слой смазочного материала (порядка 0,1 мкм), обладающего свой­ствами, отличающимися от объёмных свойств жидкостей при жидкостном трении.

Граничное трение возникает в случае, когда поверхности трения разделены слоем смазки малой толщины (менее 0,1 мкм), не превышающим высоты микронеровностей (шероховатости) поверхности. Коэффициент граничного трения составляет 0,08-0,15. 

режим граничного трения очень неустойчив и характеризует предел работоспособности узла трения. Если граничный слой разрушается, а нагрузка превышает силы сцепления смазочного материала с рабочей поверхностью детали, то в месте контакта возникает сухое трение и как следствие - задиры, заклинивания и другие аварийные повреждения деталей (например выплавление антифрикционного слоя вкладышей коленчатого вала). Толщина и прочность граничного слоя масла при трении рабочих поверхностей деталей двигателя зависит от химического состава масла и входящих в него присадок, химической структуры деталей и состояния поверхностей трения. При этом работоспособность граничного слоя масла не зависит от его вязкости, а определяется взаимодействием молекулярной пленки масла с трущейся поверхностью металла.

Граничная смазка - это смазка, при которой трение определяется свойствами тонкого слоя компонентов жидкого смазочного материала, отличающимися от свойств того же смазочного материала в объеме и обусловленными взаимодействием материала поверхностей трения, смазочного материала и среды.

Трение при граничной смазке представляет собой такой вид контактного взаимодействия, при котором трущиеся тела разделяются граничными слоями, образующимися в результате физической адсорбции или химической реакции смазочного материала с материалом трущихся тел.Толщина адсорбционного граничного слоя, состоящего из оксидов металлов, адсорбированных молекул газов, влаги и смазочных веществ, соизмерима с максимальной высотой неровностей профиля.

В режиме граничного трения работают практически все содержащие смазочный материал тяжелонагруженные узлы трения в период их пуска или остановки, т. е. в период падения или подъема скорости скольжения. Это подшипники качения и скольжения, зубчатые передачи, пары трения: колесо - рельс, поршень - втулка, кулачок - толкатель. Граничное трение имеет место в низкоскоростных узлах трения (направляющая - суппорт, винт –гайка), узлах с консистентным смазочным материалом (шарнирные устройства, волокна троса), а также в парах инструмент - деталь при обкатке труб или тел качения, резании металлов, вытяжке проволоки.

Граничные слои (масляной пленки) – слои, возникающие в результате адсорбции полярных молекул углеводородов на поверхности твердых тел (металлов) под действием поля твердой фазы.