20. Как проходит контактирование и трение соприкасающихся поверхностей. Оценка площади контакта.

Трение и изнашивание определяются свойствами контактирующих материалов, а также состоянием поверхностных слоев.

Модели фрикционного взаимодействия(по Крагельскому Чичинадзе): 1-срез материала, 2 – пластичное оттеснение, 3 – упругое оттеснение, 4 – схватывание пленок, 5 – схватывание поверхностей.

Молекулярно-кинетическая теория трения Крагельского.

• Правило положительного градиента механических свойств от поверхности вглубь материала. Соблюдается в случае уменьшения прочности поверхностного слоя вследствие введения в место контакта смазки; погашения сил межмолекулярного взаимодействия; химического взаимодействия; применения тонких покрытия их малопрочных материалов; размягчения тонких поверхностных слоев в результате повышения температуры.

В паре «образец-контртело» в начальный момент времени (до начала движения) присутствуют «стартовые» напряжения Герца. В дальнейшем при проведении испытания из-за износа шарика меняется его геометрия и пятно контакта увеличивается, что приводит к непредсказуемому уменьшению давления.

Начальная площадь пятна контакта зависит от материала шариков (его модуля Юнга, коэфф. Пуассона) и его диаметра, которые входях в формулу Герца 𝜏 = , где F_п-нормальная нагрузка, 𝛼² – площадь контакта.

Площадь контакта после испытания может быть оценена посредством измерения диаметра пятна износа шарика при наблюдении в оптический микроскоп и измерения сечения канавки износа посредством профилометра.

21. Перечислите механизмы изнашивания и разрушения при трении в режиме скольжения и резания.

При трении в режиме скольжения и резания металлов могут иметь место следующие механизмы изнашивания:

• Диффузионный

• Адгезионно-усталостный

• Окислительный

• Абразивный

• Микросколы режущей кромки

22. Дайте определение изнашиванию и износу. В каких единицах измеряют износ?

Изнашивание – это процесс образования различных необратимых изменений в материале деталей и их защитных покрытиях в результате комплексного воздействия внешней среды и силовых факторов.

Износ – результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (например, в мкм).

Изнашивание поверхностей деталей возникает под действием трения и зависит от материалов деталей, качества обработки их поверхностей, нагрузки, скорости относительного перемещения поверхностей, их температур и качества и количества смазочного материала.

Износ может измеряться: в мкм (толщина истертого слоя), мкм³ (объем истертого материала), мг (масса истертого материала). Приведенный износ I .

23. Сформулируйте принципы создания износостойких материалов и покрытий.

Износостойкость материалов и покрытия непосредственно зависит от условий, в которых эксплуатируется изделие, и какому именно виду износа оно подвергается. Тем не менее, можно выделить несколько общих закономерностей, справедливых для большинства покрытий.

• Износостойкость покрытия пропорциональна его твердости. Соответственно, твердые тугоплавкие материалы (такие, как TiN и TiB₂) могут образовывать эффективные износостойкие покрытия.

• Износостойкость покрытия зависит от совершенства его структуры – от пористости и наличия дефектов строения. Чем меньше пористость и дефектность покрытия, тем более оно износостойкое.

• Чем выше адгезионная и когезионная прочность покрытия, тем лучше оно сопротивляется износу.

• Износостойкость также может достигаться за счет следования правилу положительного градиента механических свойств от поверхности вглубь материала. Соблюдается в случае уменьшения прочности поверхностного слоя вследствие введения в место контакта смазки; погашения сил межмолекулярного взаимодействия; химического взаимодействия; применения тонких покрытия их малопрочных материалов; размягчения тонких поверхностных слоев в результате повышения температуры.