Контактирование деталей

Взаимное контактирование деталей происходит на вершинах волн и выступах поверхностей, образованных макро­неровностями.

Процесс контактирования поверхностей при статическом нагружении протекает следующим образом ( рис. 5.1).

Рис. 5.1. Схема взаимодействия двух контактирующих поверхностей

Поверхность воспри­нимает нагрузку вершинами выступов неровностей на высотах, образуемых макрогеометрическими отклонениями. Здесь рас­полагаются зоны, из которых складывается фактическая пло­щадь контакта (F_конт). В контакт первыми вступают противостоящие друг другу на сопряженных поверхностях выступы, сумма вы­сот которых наибольшая. Деформация неровностей и их основ вызывает сближение поверхностей. По мере увеличения нагруз­ки поверхности все более сближаются и в контакт вступают пары выступов с меньшей суммой высот.

Возможны следующие деформации выступов.

Вид деформации выступов	Где возникает
Упругая	В эластичных телах – резине
Пластическая: а) упругопластическая без упрочнения; б) упругопластическая с упрочнением.	При контактировании гладких твердых металлических поверхностей

??? [В большинстве случаев первичного нагружения пластической деформации при­надлежит ведущая роль в формировании F_конт. Входящие в касание выступы пластически сплющива­ются, чаще всего с внедрением: внедряется более твердый выступ или тот, которому геометрическая форма придает большее сопро­тивление деформации.

Пластическая деформация выступов микронеровностей и их взаимное внедрение начинаются при среднем давлении на кон­такте, равном примерно утроенному пределу текучести мате­риала Р_ср ≈ 3σ_т.

Предельная величина Р_ср на площадях фактического контакта с учетом упрочнения материала в процессах пластиче­ской деформации достигает двух-трехкратного значения его твердости при вдавливании.

При этом давлении материал под контурной площадкой, деформировавшийся упруго, начинает деформироваться пластически, в результате либо увеличиваются размеры площадки за счет частичного погружения находящихся в контакте выступов и поднятия других с вступлением их в контакт, либо возникают новые площади контакта. Полное по­гружение выступов в пластически деформированную основу не наблюдается. После деформации, даже сильной, шероховатость поверхностей лишь несколько видоизменяется.] ???

Площадь фактического контакта поверхностей состоит из множества дискретных малых площадок, расположенных на раз­личных высотах пятен касания в местах наиболее полного сбли­жения поверхностей (рис. 5.1). Между площадками касания тел имеются соединенные между собой или закрытые микрополости, заполненные воздухом или другой газовой средой, смазочным материа­лом, продуктами изнашивания и т.п.

Величина F_конт зависит от микро- и макрогеометрии поверхностей, волнистости, физико-механических свойств поверхностного слоя и от нагрузки. При небольшой нагрузке рост F_конт сопровождается увеличением размеров площа­док контакта.

Величина F_конт составляет от одной деся­титысячной до одной десятой номинальной площади касания. Даже при высоких нагрузках площадь фактического контакта не превышает 40% номинальной площади. Так, в случае кон­тактирования стали по стали при нагрузке 15 МПа отношение площадей составило 0,2 при обработке поверхности до Rа = 2,5...1,25 мкм и 0,35 при Rа = 0,63...0,32 мкм.

??? [Величина F_конт возрастает при увеличении нагрузки, уменьшении шероховатости поверхности и росте ра­диуса закругления вершин ее неровностей; кроме того, она не­сколько увеличивается при большей длительности действия на­грузки. Эта площадь убывает с увеличением упругих характе­ристик, предела текучести материала и высоты неровностей поверхностей.

При сопряжении поверхностей из двух различных материа­лов F_конт определяется физико-меха­ническими свойствами более мягкого материала и геометрией поверхности более твердого материала.] ???