Cтраница 3
Трибоматсриаловедение является специфическим разделом науки о строении и свойствах материалов и служит связующим звеном между трибофизикой и комплексом знаний, составляющих основы трибологии и триботехники. Основные исследования триботехнических материалов ( металлов и сплавов, композиционных материалов с металлической и полимерной матрицей) ведутся в направлении разработки структурных и термодинамических критериев их модификации, способности мягкой фазы и полимерной матрицы образовывать пластичные и долговечные пленки фрикционного переноса и диссипативные трибоструктуры в поверхностном слое материала трущихся деталей. [31]
Трибоматериаловедение является специфическим разделом науки о строении и свойствах материалов и служит связующим звеном между трибофизикой и комплексом знаний, составляющих основы трибологии и триботехники. Основные исследования триботехнических материалов ( металлов и сплавов, композиционных материалов с металлической и полимерной матрицей) ведутся в направлении разработки структурных и термодинамических критериев их модификации, способности мягкой фазы и полимерной матрицы образовывать пластичные и долговечные пленки фрикционного переноса и диссипативные трибоструктуры в поверхностном слое материала трущихся деталей. [32]
Рассмотренные результаты исследований и предложенный механизм трения и изнашивания наполненного ПТФЭ согласуются с выводами других исследователей о механизме фрикционного взаимодействия полимеров с металлами. Основными и общими процессами этого механизма являются: образование связей полимер-металл за счет адгезионного взаимодействия; когезионное разрушение этих связей с переносом полимерных частиц на металлическую поверхность и образование на ней полимерной пленки фрикционного переноса; структурно-фазовые превращения с образованием новых структур и ориентация полимерных цепей в поверхностном слое и пленке фрикционного переноса. Характер структурно-фазовых превращений определяется видом полимерной матрицы, видом и количеством наполнителей, при этом линейные термопласты при определенных условиях могут образовывать жидкокристаллические структуры, как это было показано на примере ПТФЭ. [33]
Оже-электронная спектроскопия показала, что с поверхностью металла связан атом углерода группы СРз и что мы имеем дело с химическим взаимодействием, т.е. с образованием химических связей. Разрушение такого адгезионного соединения носит когезионный характер и происходит по объему менее прочного материала, В результате на более прочной металлической поверхности постепенно формируется тонкая полимерная пленка, которую называют пленкой фрикционного переноса. Фрикционный перенос при трении без смазочного материала практически имеет место в любых условиях и режимах трения. Это приводит к образованию перенесенных пленок сложной структуры и состава. Вначале рассмотрим это явление в металлических парах трения. [34]
Согласно этой теории отделение частиц изнашивания происходит лишь после определенного числа циклов нагружения. Тем не менее остаются вопросы, требующие рассмотрения их с точки зрения фрикционного переноса и образования поверхностных пленок: какова судьба отделившихся частиц материала, каков механизм их переноса на контртело, закрепления на нем и формирования пленки. [35]
В ней отмечено, что смазки снижают коэффициент трения и интенсивность изнашивания аморфных полимеров в контакте с металлом за счет пластификации полимера. Коэффициент трения повышается в тех случаях, когда наблюдается взаимная растворимость полимера и смазки. Смазка кристалличных полимеров увеличивает интенсивность их изнашивания в тех случаях, когда она препятствует фрикционному переносу. [36]
Максимальное значение интенсивности изнашивания зафиксировано после первых 3 часов, минимальное - в интервале 6 - 12 часов. Наблюдаемые изменения интенсивности изнашивания связаны со структурно-фазовыми изменениями в поверхностном слое полимерных образцов и пленки фрикционного переноса. [37]
Оже-электронная спектроскопия показала, что с поверхностью металла связан атом углерода группы CF2 и что мы имеем дело с химическим взаимодействием, т.е. с образованием химических связей. Разрушение такого адгезионного соединения носит когезионный характер и происходит по объему менее прочного материала. В результате на более прочной металлической поверхности постепенно формируется тонкая полимерная пленка, которую называют пленкой фрикционного переноса. Фрикционный перенос при трении без смазочного материала практически имеет место в любых условиях и режимах трения. Это приводит к образованию перенесенных пленок сложной структуры и состава. Вначале рассмотрим это явление в металлических парах трения. [38]
Основанием для использования непрерывной модели могут служить рассмотренные выше физико-химические процессы при трении. Принимая во внимание, что долговечность трибосистемы определяется характеристиками трения и изнашивания при установившемся режиме трения ( режиме работы узла трения), ниже обосновывается и рассматривается модель, дающая описание процесса в установившемся режиме трения, т.е. в стационарном термодинамическом состоянии. При установившемся режиме трения, как было показано выше, поверхность металлической детали покрыта полимерной пленкой фрикционного переноса, которая прочно удерживается силами адгезионного взаимодействия. [39]
Основанием для использования непрерывной модели могут служить рассмотренные выше физико-химические процессы при трении. Принимая во внимание, что долговечность трибосистемы определяется характеристиками трения и изнашивания при установившемся режиме трения ( режиме работы узла трения), ниже обосновывается и рассматривается модель, дающая описание процесса в установившемся режиме трения, т.е. в стационарном термодинамическом состоянии. При установившемся режиме трения, как было показано выше, поверхность металлической детали покрыта полимерной пленкой фрикционного переноса, которая прочно удерживается силами адгезионного взаимодействия. [40]
Известно, что в процессе приработки металлополимерных сопряжений на металлическом контртеле образуется пленка фрикционного переноса, состав, структура и свойства которой имеют определяющее значение в механизме трения и изнашивания сопряжения. Рассмотрим изменение структурно-фазового состава пленки фрикционного переноса в процессе длительного ( до 52 часов) трения. Обработка рентгенограмм, снятых после 12, 20 и 32 часов трения, показала, что пленка фрикционного переноса, кроме фторо-пласта-4, содержит медь и что при этом в полимерной матрице нет кристаллических областей. [41]
Пленка фрикционного переноса, в свою очередь, находится в состоянии фрикционного взаимодействия с полимерным телом, при этом в результате значительного их сближения под действием внешних нагрузок до расстояния, характерного для межмолекулярного взаимодействия, на границе раздела этих фаз также реализуются процессы энерго - и массопереноса. Поэтому изменение характеристик термодинамических процессов и свойств системы происходит здесь монотонно, и система может быть описана непрерывными функциями состояния. Следует добавить, что изнашивание в трибосистеме, т.е. разрушение материала, сосредоточивается на этой же межфазной границе, поскольку частицы износа образуются из частиц износа полимерной пленки фрикционного переноса и полимерной детали. В результате фрикционного взаимодействия, повышения температуры, термодеструкции и изнашивания полимерных фаз на межфазной границе создается источник термодинамических потоков энергии и вещества, диссипация которых окружающей средой делает трибосистему открытой. Это обстоятельство позволяет использовать для анализа и описания системы законы и математический аппарат неравновесной термодинамики. [42]
Оже-электронная спектроскопия показала, что с поверхностью металла связан атом углерода группы CF2 и что мы имеем дело с химическим взаимодействием, т.е. с образованием химических связей. Разрушение такого адгезионного соединения носит когезионный характер и происходит по объему менее прочного материала. В результате на более прочной металлической поверхности постепенно формируется тонкая полимерная пленка, которую называют пленкой фрикционного переноса. Фрикционный перенос при трении без смазочного материала практически имеет место в любых условиях и режимах трения. Это приводит к образованию перенесенных пленок сложной структуры и состава. Вначале рассмотрим это явление в металлических парах трения. [43]
В этих случаях в локальных зонах фактического контакта происходит интенсивное молекулярное ( адгезионное) взаимодействие, силы которого превосходят прочность связи между отдельными элементами надмолекулярных образований или полимерных молекул, находящихся в напряженно-деформированном состоянии. Происходит поверхностное разрушение материалов, продукты которых образуют более или менее устойчивые участки пленки ( третье тело), последние в результате дальнейшего фрикционного воздействия диспергируются. Этот процесс может многократно повторяться. Описанный механизм фрикционного переноса способствует уменьшению интенсивности изнашивания полимеров, имеющих пластический характер деформирования. Жесткие аморфные полимеры плохо образуют слои переноса и в условиях трения без смазки интенсивно изнашиваются. [44]
Существующие представления о механизме поверхностного разрушения полимеров при трении недостаточно обоснованы и неполны. Как правило, в основу рассмотрения положены не результаты исследования процессов поверхностного разрушения деталей конкретных машин, в которых нормализация процессов трения и изнашивания деталей достигла высокого уровня, а данные лабораторных испытаний, полученные на образцах. Вследствие этого в предлагаемых описаниях поверхностного разрушения преобладают не нормальные процессы трения и изнашивания, присущие сопряжениям машин, а недопустимые явления повреждаемости поверхностей. Установлено, что адгезионное взаимодействие и формирование пленок фрикционного переноса являются важнейшими моментами в механизмах трения и изнашивания металлополимерных трибосопряжений. При сближении молекул на расстояние менее 100 нм происходит межмолекулярное взаимодействие. [45]