ГОУВПО «Воронежский государственный технический

университет»

Кафедра автоматизированного оборудования машиностроительного производства

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к изучению раздела «Особенности износа

кузнечно-прессового оборудования и штамповой оснастки»

по дисциплине “Автоматизация,

робототехника и ГПС кузнечно-штамповочного производства”

для студентов специальности

150201 “Машины и технология обработки металлов давлением”

очной формы обучения

Воронеж 2008

Составитель канд. пед. наук С.В. Сафонов

УДК 621.658.011 54/011.56

Методические указания к изучению раздела «Особенности износа кузнечно-прессового оборудования и штамповой оснастки» по дисциплине “Автоматизация, робототехника и ГПС кузнечно-штамповочного производства” для студентов специальности 150201 “Машины и технология обработки металлов давлением” очной формы обучения /ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. С.В. Сафонов. Воронеж, 2008. 21 с.

В данных методических указаниях более подробно и доходчиво разъясняется сложный раздел проблемы износа деталей в процессе эксплуатации.

Методические указания предназначены для студентов четвертого, пятого курсов.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word и содержатся в файле Особ. износ. обор .doc.

Табл. 1. Библиогр.: 52 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Л.А. Иванов

Ответственный за выпуск зав. кафедрой профессор

В.М. Пачевский

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.

© ГОУВПО «Воронежский

государственный технический

университет», 2008

1. Взаимодействие поверхностей

Взаимодействие поверхностей проявляется в формировании пятен касания, в котором участвуют не только выступы с покрывающими пленками, но и прилегающий к этим выступам материал. При соединении и разъединении контактов деформируется лежащий под ними материал.

Пятна касания, которые образуются, существуют и исчезают при совместном действии нормальных и тангенциальных сил, будем называть фрикционными связями.

Таким образом, образовавшийся в результате трения мостик сварки, продолжающий существовать при снятии нормальной нагрузки, не представляет собой фрикционной связи. Этот же мостик, образующийся при наличии сжимающей нагрузки и разрушающийся при ее снятии, представляет собой фрикционную связь.

Поверхностные слои трущихся материалов изменяются, в основном, под действием значительных деформаций, развивающихся в тонком поверхностном слое, приводящих к его нагреву. Кроме того, изменение происходит вследствие физического и химического взаимодействия с окружающей средой, например в результате «эффекта Ребиндера» — адсорбционного понижения срочности, диффузионного насыщения элементов из окружающей среды и от контртела и, наконец, химического взаимодействия (окисления).

В трении обычно участвуют материалы, измененные по сравнению с исходными.

Трение имеет двойственную молекулярно-механическую природу. Оно обусловлено объемным деформированием материала и преодолением межмолекулярных связей (мостиков холодной сварки), возникающих между сближенными участками трущихся поверхностей.

Большую роль в жизни играет адгезионное взаимодействие двух твердых тел и свойства пленок на твердых телах (окисные, пленки смазок, адсорбированные пленки различных газов).

Под адгезионным взаимодействием надо понимать все виды межмолекулярного взаимодействия между твердыми телами.

Поскольку на поверхностях твердых тел атомы находятся в неравновесном состоянии, то при сближении между поверхностями возникают силы межмолекулярного взаимодействия. Они подчиняются квантово-релятивистской теории молекулярных сил и обусловлены электромагнитным полем, существующим внутри тела и образующим стоячие и бегущие волны, взаимодействующие с контртелом.

Если тела достаточно упруги, то образовавшая под нагрузкой площадь касания разрушается при снятии нагрузки за счет энергии упругой деформации, и адгезию обнаружить не удается.

На образовавшихся площадях истинного контакта мгновенно начинает протекать процесс диффузии, которая изменяет прочность связи /1/. Деформация контактной зоны сопровождается наклепом поверхностного слоя, также упрочняющего образовавшуюся связь. При разъединении сцепившихся тел разрушение в этом случае будет происходить не по месту соединения, а на некоторой глубине, что приводит к значительным повреждениям трущихся тел.

Твердые тела обычно покрыты различными пленками. Последствие, вступая в адгезионное взаимодействие, защищают от схватывания лежащие под ними тела. Прочность образовавшейся адгезионной связи зависит в этом случае от свойств, контактирующих пленок.

Адгезионное взаимодействие неметаллов изучалось многими исследователями /2/. Например, согласно Б.В. Дерягину и Н.А. Кротовой /3/, при соприкосновении двух тел возникает контактная разность потенциалов и тела удерживаются как обкладки конденсатора, образованного двойным электрическим слоем.

Применительно к сложной системе металл — пленка некоторые исследователи констатировали, что для сваривания твердых тел необходимо удалить из контакта пленку, например, при значительной пластической деформации металлов, когда пленка растрескивается и обнажается чистый металл /4, 5, 6/.

Исследованию адгезии между металлическими поверхностями посвящена работа. В ней установлено, что при наличии пленок окислов адгезионное взаимодействие уменьшается. Существование на поверхности тел пленок влаги может привести к значительной адгезии, обусловленной взаимодействием тонких пленок воды. Как правильно отмечают авторы, непосредственное определение сил адгезии затруднено из-за объемной упругости сжатых твердых тел, которые, распрямляясь при снятии нагрузки, разрушают образовавшиеся мостики сварки.

Исследование вопроса адгезионного взаимодействия твердых тел, их схватывания, до сих пор не увенчалось успехом, так как ни теория, ни практика не располагают четкими зависимостями, характеризующими это явление. Основная причина этого заключается в том, что до сих пор не удалось достаточно детально проанализировать комплекс протекающих в этом случае процессов, каждый из которых подчиняется своим закономерностям.