ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные экспериментальные результаты из "Трение и износ полимеров" При усталостном типе износа износостойкость полимеров достаточно велика и определение коэффициента износостойкости занимает много времени (особенно при трении по гладким поверхностям). Для оценки усталостной износостойкости применяют металлические сетки [30, 32—34], считая, что трение по сетке может моделировать процесс усталостного износа при трении по гладким поверхностям. [c.165] При этом время испытаний резко уменьшается. Между испытаниями по сетке и металлическим поверхностям существует определенная корелляция [34]. [c.166] Испытание по сетке достаточно чувствительно к степени утомляемости полимеров и резин [35]. В качестве примера на рис. 6.4 представлена зависимость скорости износа от его продолжительности для двух резин — предварительно утомленной (кривая 1) и не подвергшейся утомлению (кривая 2). Как следует из рисунка, скорость износа предварительно утомленного образца в первый момент времени в два раза выше скорости износа неутомленного образца. С течением времени вследствие износа предварительно утомленного слоя скорости становятся практически равными. Аналогичные результаты получены при поверхностном утомлении полиметилметакрилата [35]. [c.166] В связи с этим возникает вопрос, не является ли утомление скрытой формой износа Результаты опытов, представленные на рис. 6.4, позволяют ответить на этот вопрос утвердительно. Но тогда число циклов, приводящих к разрушению слоя должно быть связано не только с тангенциальным т, но и с нормальным т напряжениями. Возможны случаи, когда т т, например, при трении шероховатых поверхностей со смазкой. Тогда число циклов п будет характеризовать лишь утомляемость материала в объеме. Эти трудности теории в объяснении некоторых фактов (влияние смазки) отмечались ранее [10]. [c.166] Рассмотрим теперь влияние различных факторов на износ полимеров. [c.166] Влияние давления [4, 7, 8, 17, 24, 32, 36, 37]. Износостойкость полимеров довольно сложным образом зависит от давления, которое определяет площадь фактического контакта, величину деформатив-ной зоны, средний диаметр пятна контакта и силу трения. Увеличение давления при постоянной скорости скольжения косвенно (через повышение температуры) влияет на износостойкость и усталостные свойства полимеров. Все же наиболее важным фактором является площадь фактического контакта, значительно, в отличие от металлов, зависящая от давления. [c.166] На рис. 6.5. Некоторое увеличение У от р связано, вероятно, с разогревом поверхности полимера и влиянием частичек износа на формирование площади фактического контакта. При трении мягких ненаполненных резин по гладким металлическим поверхностям давление может значительно влиять на величину износостойкости. Это объясняется переходом от усталостного механизма износа к механизму посредством скатывания (см. ниже). [c.167] Величина J измеряется в мм , V в см/мин. [c.167] Заметим, что от давления зависит и коэффициент трения [см. уравнение (6.24)], поэтому однозначной интерпретации влияния давления на быть не может . [c.168] Влияние коэффициента трения. Усталостная теория трения позволяет учесть влияние коэ( ициента трения на величину износа. [c.168] 1 уже отмечалась связь между трением и износом полимеров. Рассмотрим этот вопрос более подробно, исходя из усталостного механизма износа. [c.168] К сожалению, в практике исследования износа полимеров удельная фактическая сила трения не определяется, поэтому износ исследуется в зависимости от силы трения или коэффициента трения, хотя последние и не могут служить характеристиками полимера (по сравнению с константой трения с). [c.169] Принимая во внимание корреляцию между /ф и ц. [c.169] Из работ по трению (см. гл. 3 и 4) известно, что в высокоэластическом состоянии площадь фактического контакта мало меняется с увеличением температуры, а константа трения с достаточно сильно уменьшается с ростом температуры. В стеклообразном состоянии как сила трения, так и площадь контакта 5 слабо зависят от температуры. Значительное изменение 5 претерпевает в переходной области между высокоэластическим и стеклообразным состояниями. [c.170] Необходимо отметить, что температура при износе, в отличие от трения, влияет на структуру полимера. В области сильного износа наблюдаются термоокислительные процессы, приводящие в ряде случаев к деструкции полимера. Деструкция как термический активационный процесс резко возрастает в некоторой достаточно узкой области температур [8, 17, 37, 49], которую определяют как критическую. [c.171] Выше этой области температур (для резин от 150 до 250° С) характер и механизм износа изменяются. Износ приобретает катастрофический характер (см. [c.171] В связи с сильным влиянием температуры на износ полимеров большое значение имеют работы по изучению температурных полей, возникающих при трении [3, 42 см. также литературу к гл. 3]. Наиболее остро задача расчета и исследования температур в зоне контакта стоит в области применения и разработки фрикционных материалов. Этой области трения и износа посвящены многочисленные работы, рассмотренные, в частности, в монографии Чичинадзе [52]. Отметим еще раз (см. гл. 3) большое влияние коэффициента взаимного перекрытия на величину температуры трения. [c.172] Согласно уравнению (6.24), температура влияет на износ косвенно — через изменение прочности (То модуля упругости Е, коэффициента трения и [показателя В высокоэластическом состоянии с увеличением температуры (см. рис. 6.10) t и Од уменьшаются, —постоянно, а коэффициент трения проходит через максимум, положение которого зависит от скорости скольжения (см. гл. 4). При учете сильной зависимости износа от коэффициента трения можно было бы ожидать снижения износа в области температур, при которых уменьшается. Этого однако, не наблюдается — износ катастрофически растет (рис. 6.11). Следовательно, более сильное влияние на износ оказывает снижение прочности Оц и термохимические процессы [53]. По данным Шалламаха [54] и Ратнера [55], температура поверхности на несколько градусов выше температуры окружающей среды. Однако элементарные акты износа протекают в условиях значительных температур в пятнах касания. На это указывают химические процессы, протекающие в поверхностном слое. [c.172] Например об этом свидетельствует кинетика присоединения серы к каучуку в процессе износа [53]. Сказанное лишь иллюстрирует тот факт, что для выяснения механизма износа недостаточно знать изменение макроскопических параметров Е, а , [х, I) и режима износа (Г, у), а важно учитывать также изменение структуры материала в результате физико-химических процессов. [c.173] Интересно отметить, что, согласно уравнению (6.31), при силе трения, равной нулю, износ не равен нулю. Этот неверный результат вытекает из неприменимости к износу уравнения (6.30) при а = 0. При и = Хрф имеем т = т и долговечность не зависит от температуры. Эти факты указывают на недостатки уравнения (6.31). Как показал Бартенев [60], для долговечности эластических полимеров применимо другое выражение. Эти и другие аспекты теории прочности подробно изложены в работах [60, 61]. [c.174] Вернуться к основной статье