3. Особливості тертя фторопласту.

Фтоpопласт, або полiтетpафтоpетилен (ПТФЕ) вiдомий як поpiвняно твеpдий пластичний матеpiал з незвичайно низьким коефiцiєнтом теpтя. В таблиці 7.1 подається поpiвняння деяких фiзико-механiчних хаpактеpистик piзних полiмеpiв, включаючи фтоpопласт, i дiапазон їх коефiцiєнтiв теpтя.

ПТФЕ являється унiкальним матеpiалом, який має особливо низький коефiцiєнт теpтя (0,05...0,1). Коефiцiєнт теpтя залишається низьким у всiх випадках, кpiм темпеpатуp, близьких до темпеpатуpи 320°С. Пpи низьких темпеpатуpах (-40°С) коефiцiєнт теpтя пiдвищується до 0,15.

Hе дивлячись на досить мале теpтя фтоpопласту до температури 300°С, вiн має чотиpи основних недолiки, як матеpiал для пiдшипникiв: недостатню механiчну мiцнiсть, погану теплопpовiднiсть, високий коефiцiєнт теплового pозшиpення i зpостання коефіцієнта тертя f до 0,3 пpи високих швидкостях.

Вiдповiдно, якщо фтоpопласт викоpистовувати безпосеpедньо як матеpiал пiдшипника, то вiн буде нагpiватися, pозшиpюватися i заїдати. Тому ПТФЕ вводять в повеpхню поpистого матеpiалу (напpиклад, спеченої мiдi). Таким чином, одеpжується матеpiал, який має об`ємно-механiчнi i тепловi властивості міді, а на поверхні - фрикційні властивості фторопласту.

Для забезпечення довговiчностi i малого коефiцiєнта теpтя фтоpопласту pекомедується шиpоко викоpистовувати наповнювачi. Як наповнювач, як правило, викоpистовують мiдь, бpонзу або скловолокно (15...20%). Добавляючи дисульфiд молібдену (5...15%) до аpмованого скловолокном фтоpопласту, одеpжують близький до оптимального по хаpактеpистикам теpтя матеpiал для підшипників сепараторів. Чистий фтоpопласт без домішок викоpистовуєть-ся в тих випадках, коли можна уникнути сильного фpикцiйного нагpiву, напpиклад, в направляючих машинах, пpостих механiчних вузлах i т.п. Пpи цих обмеженнях його хаpактеpистики близькi до хаpактеpистик дисульфіду молібдену. Однак, в умовах вакууму, нi один із вiдомих матеpiалiв не може по характеристиках зрівнятися з дисульфідом молібдену.

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 27

1. Абразивне зношування.

Абразивним матеріалом називають мінерал природного або штучного походження, зерна якого мають достатню твердість і мають здатність різати.

Абразивне зношування і пошкоджуваність - процеси руйнування поверхонь деталей машин в результаті їх взаємодії з твердими частинками (абразивним середовищем), при наявності відносної швидкості. В ролі таких частинок виступають:

а) нерухомо закріплені тверді зерна, які входять в контакт по дотичній або під невеликим кутом до поверхні деталі;

б) незакріплені частинки, які входять в контакт з поверхнею деталі (наприклад, насипні вантажі при їх транспортуванні відповідними засобами, абразивні частинки в ґрунті при роботі сільськогосподарських машин і т.п.)

в) вільні частинки, які перебувають в зазорах спряжень деталей;

г) вільні абразивні частинки, які затягуються в потік рідиною або газом.

2. Зміцнення поверхонь деталей машин пластичним деформуванням (наклепом).

Наклеп є одним із розповсюджених методів серед технологій зміцнення поверхневих шарів деталей машин. Використання цього методу дозволяє ефективно впливати на підвищення довговічності деталей, що працюють в умовах циклічних навантажень і мають концентратори напружень, місця посадок з гарантованим натягом, а також працюючих в умовах тертя і дії корозійних середовищ.

Одним з найбільш важливих результатів наклепу є виникнення в поверхневому, пластично-деформованому шарі металу залишкових напружень стиску. Причина їх виникнення в тому, що при пластичних деформаціях поверхневі шари металу збільшуються в об'ємі, однак цьому перешкоджають шари, що знаходяться нижче. В результаті цього, перші опиняються під дією залишкових напружень стиску, а другі - під дією залишкових напружень на розтяг. Наклеп також змінює мікрорельєф поверхні і покращує фізико-механічні властивості шару за рахунок підвищення твердості, границі текучості і опору відриву.

Наклеп викликає підвищення фізико-хімічної активності поверхневих шарів, зниження теплопровідності і електропровідності металу.

Глибина шару, що наклепується, твердість, величина залишкових напружень стиску і інші його властивості залежать від технології процесу пластичного деформування і матеріалу деталі, що обробляється. Загартовані вуглецеві і леговані сталі наклепуються на меншу глибину в порівнянні з маловуглецевими, однак величина залишкових напружень в них значно вища.

Поверхневий наклеп при дії статичних навантажень значно підвищує механічні характеристики деталі в цілому. Однак при дії динамічних навантажень ударна в'язкість зменшується, тому поверхневе зміцнення малогабаритних деталей, що працюють при ударних навантаженнях, проводити не рекомендується. На великих деталях при незначній відносній глибині наклепаного шару зменшення ударної в'язкості в результаті наклепу не відбувається.

Втомна міцність сталі від дії залишкових напружень при наявності концентраторів напружень підвищується на 50%, в той час, як при наявності залишкових напружень розтягу вона зменшується на 30%.

Границя витривалості стальних деталей, що піддавались наклепу, залежить не тільки від знаку і величини залишкових напружень, але і від епюри їх розподілення по глибині деталі і поєднанні інтенсивності наклепу, структури, товщини, складу і міцності наклепаного шару. Результати досліджень показали, що збільшення міцності втоми залежить на 30% від залишкових напружень стиску і на 70% - від наклепу.

Значне підвищення довговічності хромованих деталей можна отримати, використовуючи поверхневий наклеп замість звичайного шліфування.

Поверхневий наклеп, що забезпечує виникнення в поверхневому шарі напружень стиску, підвищує виносливість жароміцних сплавів на нікелевій основі, як при нормальній, так і при високих температурах.

Поверхневий наклеп значно підвищує границю витривалості сталі в корозійно активних середовищах при помірній тривалості циклічних напружень. Це пояснюється ущільненням поверхневого шару і закриттям макропор від проникнення активних середовищ в глибину металу.

Зміцнення поверхневого шару деталей пластичним деформуванням сприяє підвищенню зносостійкості пар, що труться, за рахунок наклепу. Підвищення твердості і міцності поверхневого шару при наклепі сприяє встановленню динамічної рівноваги і саморегулюванню утворення і руйнування вторинних структур в більш широкому діапазоні зовнішніх механічних дій, завдяки чому розширюються границі нормального окислювального зношування.

Крім підвищення механічних властивостей поверхневого шару при наклепі відбувається зміна мікрорельєфу, що добре впливає на формування робочого стану поверхонь пар, що труться.