3.3 Руйнування поверхонь тертя
3.3.1 Класифікація видів руйнування фрикційних зв’язків
Руйнування поверхонь тертя, зазвичай, проявляється у відділені частинок матеріалу, розмір яких змінюється на проміжку від долей мікрометрів до декількох мікрометрів. В одиничних випадках руйнування проявляється у випаровуванні (дисоціація) твердого тіла (абляційне спрацьовування). Відокремлення з цих частинок більшою частиною підготовлюється багаторазовою дією навантажень, температурних імпульсів на одиничні нерівності. В результаті постійного накопичення незворотних змін виникає неоднорідність структури, напруженого стану, тобто, утворюються концентратори, далі виникають тріщини, котрі, змикаючись, утворюють частинки спрацьовування. В багатьох випадках руйнуванню передує зміна властивостей твердих тіл. Звичайно, що в цих умовах підготовка до руйнування матеріалу і характер руйнування дуже багатогранні. Це знайшло відображення в ряді класифікаційних видів спрацьовування.
Так Б. І. Костецький дає класифікацію, в котрій розрізняє спрацьовування: схоплювання першого роду; окислювальний, зв’язаний з поглинанням О2 повітря поверхневим шаром металу; тепловий; абразивний; осповидний (втоми).
3.3.2 Класифікація м. Б. Петерсена, основана на характері відокремлення частинок.
-
№
п/п
Спосіб відділення
Місце утворення частки спрацьовування
нерівність
об’єм
плівки
1
2
3
4
5
1
Адгезія і зріз містка
+
+
2
Поверхневе руйнування чи відрив
+
+
3
Втома
+
+
+
4
Різання
+
+
5
Плавлення
+
6
Реакція
+
7
Пластична деформація
+
+
+
8
Зскрібання продукту реакції
+
9
Енергетичний баланс
+
+
10
Задир
+
І. В. Крагельським запропонована класифікація, в основі якої лежить характер взаємодії і руйнування поверхонь.
Характер порушення фрикційного
зв’язку і комплекс процесів, які
протікають в приповерхневих шарах і
мікрооб’ємах, істотно залежать від
ряду факторів: геометричних, механічних,
фізичних і хімічних. Одним із найбільш
впливових факторів є геометричний, який
характеризується відношенням глибини
впровадження або величини стискання
до радіусу одиничної нерівності
.
Ця характеристика дозволяє розрізняти
пружній, пластичний і мікрорізання,
другим суттєвим фактором є фізико-механічний,
який характеризується відношенням
тангенційної міцності молекулярного
зв’язку до границі плинності матеріалу
основи
.
При цьому слід розрізняти 2 випадки:
Порушення зв’язку по поверхні розділу 2-х тіл чи по плівках, які покривають ці тіла (шари основного матеріалу на зачіпаються).
Порушення зв’язку не по поверхні розділу 2-х тіл (в глибині основного матеріалу). В цьому випадку зовнішнє тертя переходить у внутрішнє.
Якщо брати до уваги все вищесказане, то пропонується розрізняти наступних 5 видів руйнування фрикційних зв’язків.
1. Пружне відтиснення матеріалів виступами контртіла має місце, коли діюче навантаження й адгезія не призводить до виникнення в зоні контакту напружень, які перевищують σт. Руйнування матеріалу (спрацьовування) в цьому випадку можливо лише в результаті фрикційної втоми.
2. Пластичне відтиснення матеріалу відбувається, якщо контактні напруження досягають σт., але матеріал обтікає виступи контртіла. Спрацьовування в даному випадку буде результатом мало циклічної фрикційної втоми.
3. Мікрорізання здійснюється, якщо контактні напруги чи деформації досягають руйнувальних значень (порушується режим обтікання виступів матеріалом , який деформується). Руйнування здійснюється при перших же актах взаємодії.
4. Адгезійне порушення фрикційного зв’язку (по тій же поверхні, по який виникла) не призводить до безпосереднього руйнування, але дає вклад в величину діючих на контакті напружень і деформацій, тобто, сприяє процесам втоми.
5. Когезійний відрив виникає, якщо міцність фрикційного зв’язку вище міцності матеріалу, який лежить нижче, і відбувається глибинне виривання. Спрацьовування при цьому, як і у третьому випадку відбувається після перших актів взаємодії.