4. Поясніть графічно спрацювання пари тертя за часом ( класична крива) та зміну поверхневих шарів металу.

Оценка скорости процесса повреждения детали во времени у_изн является необходимым этапом при решении задач эксплуа­тационной надежности. Зная временную характеристику, можно определить степень повреждения как функцию времени_> т. е.

(3.7) .

Поскольку при старении рассматриваются необратимые явления, то зависимость (3.7), как правило, будет монотонно неубывающей функцией. Исключение могут составить случаи, когда степень повреждения характеризуется изменением ка­кого-либо физико-химического фактора, оценивающего свой­ство материала (твердость, прочность структуры, химический состав и др.). (Подробнее см. в работах [13] и [20]). В этом слу- -чае повреждение может как возрастать, так и убывать, а ско­рость этого процесса меняет знак.

На практике при различных процессах старения чаще всего при изменении физической сущности процесса соответственно меняется и закономерность, описывающая данное явление.

Типовим прикладом багатостадійності процесу може бути зношу­вання спряження тертьової пари, коли багатостадійність процесу пошкодження виникає як наслідок одночасного перебігу кількох процесів старіння, що взаємодіють між собою.

Класична крива зношування складається з трьох областей (рис. 6.4):

• період припрацювання /_п;

• період усталеного (нормального) зношування і_у\

• період інтенсивного, або катастрофічного, зношування, /_к. Кожен з цих періодів відображає якісний стан пари. Перехід зоднієї якості в іншу визначається кількісним накопиченням елемен­тарних пошкоджень.

У період припрацювання тертя взаємодіючих поверхонь відбувається за умов граничного мастила і супроводжується пластичною деформацією та виділенням великої кількості теплоти. Саме в цей період, згідно з теоріями про тертя, спостерігається суперпозиція розглянутих вище явищ при терті: пружне та пластичне відтиснення, мікрорізання, адгезія та когезійний відрив, а внаслідок наявності високих температур — структурні зміни тертьових поверхонь.

О Отже, в період припрацювання відбувається не лише кількісна, а й якісна зміна тертьових поверхонь.

Наприклад, у процесі припрацювання тертьової пари вал— підшипник відбувається цілеспрямована зміна не тільки шорсткості поверхні, а й структури поверхневих шарів і, як наслідок, їхніх механічних властивостей. Швидкість зміни мікронерівностей повер­хонь тертя, а разом з нею і швидкість зношування поступово змен­шуються і настає другий, триваліший період — період усталеного зношування.

Період усталеного (нормального) з н о ш у в а нн я характеризується сталістю рельєфу нерівностей та збільшенням зазору без істотних якісних змін структури поверхневих шарів і характеру роботи пари. Стосовно тертьової пари вал— підшипник зона нормального зношування характеризується сталістю рельєфу шорсткості та поступовим зростанням зерна без зміни фізичної картини взаємодії вала з підшипником. У цей період швидкість зношування близька до сталої.

Якщо в період нормального зношування зміни, що відбуваються в поверхневих шарах, мають переважно кількісний характер, то в період інтенсивного зношування з накопиченням будь-якого зношування виникає якісний стрибок у стані спряження, який полягає в істотній зміні явищ, що відбуваються. На швидкість зношування тертьової пари та машини в цілому починають впливати нові фактори: вібрація (внаслідок збільшення зазора окремих зчле­нувань або зношування та послаблення кріпильних деталей), інтенсивне зношування окремих деталей та зчленувань (внаслідок зношення поверхневого зміцненого шару), які раніше не відчу­вались. Усе це призводить до погіршення стану окремих деталей і, нарешті, до руйнування їх.

О Отже, під час експлуатації та зберігання машин у металах, пластмасах та інших матеріалах, з яких виготовлено деталі, нако­пичуються незворотні зміни, що порушують міцність, координацію, взаємодію частин і нарешті спричинюють відмову.

Для деталей машин період катастрофічного зношування, як правило, неприпустимий, тому треба знати лише умови, за яких він може виникнути.

Припрацювання — це процес зміни геометрії поверхонь тертя та фізико-хімічних властивостей поверхневих шарів матеріалу в почат­ковий період тертя, що звичайно проявляється при сталих зовнішніх умовах у зменшенні сили тертя, температури та інтенсивності зношу­вання.

Перехід від початкового стану поверхонь тертя до усталеного супроводжується складними необоротними явищами в тонкому поверхневому шарі.

При терті в початковий період припрацювання бере участь дуже невелика кількість контактуючих виступів, що спричиняє високі напруження тертьових поверхонь і супроводжується частковим або повним знешкодженням початкових нерівностей і встановленням нових, які відрізняються від початкових за формою та розмірами.

Під час припрацювання виступи на поверхнях тертя набувають оптимальної кривизни, що забезпечує найбільшу стійкість оливної плівки.