ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Роль поверхностных пленок в процессе трения и износа из "Смазочные материалы для обработки металлов резанием" В практике различают два вида трения — внешнее и внутреннее. Под внешним трением понимают сопротивление перемещению соприкасающихся поверхностей твердых тел, а под внутренним — сопротивление перемещению мельчайших неделимых в данных условиях частиц одного тела. Пример внешнего трения — сопротивление движению сопряженных частей машин и механизмов, пример внутреннего трения — сопротивление деформации твердых, пластичных тел или жидкостей. [c.39] Для облегчения трения между трущимися поверхностями вводят смазочный материал. Его роль заключается в подмене внешнего трения твердых поверхностей внутренним трением в слое смазочного материала. При этом возможны гидродинамический (жидкостной) и граничный режимы трения. [c.39] На практике осуществить гидродинамический режим трения можно не всегда. Жидкая масляная пленка нарушается или полностью выдавливается при контакте трущихся тел, соприкасающихся в одной точке (плоскость и шар), по линии (плоскость и цилиндр), а также поверхностями при больших удельных давлениях и низких скоростях, когда гидродинамический клин образоваться не может. При больших динамических знакопеременных нагрузках шероховатости трущихся поверхностей также легко нарушают сплошность масляной пленки и вступают в непосредственный контакт. Трение в этом случае осуществляется в граничном режиме. Уравнение (2.1) к нему не применимо, так как предполагает, что при исчезновении масляной пленки сила трения становится бесконечно большой, тогда как на практике этого не происходит. [c.40] При обработке металла резанием условия применения смазок соответствуют последнему пункту данной классификации. [c.40] Р1меются данные о положительных результатах, получаемых при резании в среде двуокиси углерода [15, 42, 43]. [c.42] Изучению влияния газовых сред на износ режущего инструмента, коэффициенты трения, шероховатость поверхностей и на другие показатели обработки металлов посвящено много исследований. Тем не менее при резании металлов газы не используются. В подавляющем большинстве случаев в качестве смазочных материалов для обработки металлов и смазки деталей машин применяют жидкости-—в основном минеральные масла. [c.42] Соответствие смазочных свойств мономолекуляр-ных пленок полярных веществ и их адсорбционной способности дало основание выдвинуть следующее представление о структуре граничной смазочной пленки. Поверхностно-активные молекулы, содержащиеся в неполярной среде, адсорбируются на смазываемых металлических поверхностях своими активными группами, а их. углеводородные цепи образуют внешнюю поверхность. Трение между такими ровными и относительно легко деформируемыми поверхностями, образующимися из метильных групп молекул, невелико, поскольку их силовые поля также невелики. [c.43] Возможность образования граничных смазочных пленок на поверхностях трения была доказана результатами многочисленных работ, послуживших основой современных представлений о трении и смазке [6, 12, 35, 44—60]. [c.45] Обратимый переход от равномерного характера скольжения пары трения к скачкообразному при повышении температуры и к равномерному скольжению при ее понижении дал основание рассматривать возникновение поверхностных смазочных пленок как явление физической адсорбции, что в большинстве случаев и было подтверждено, по крайней мере, для первой стадии взаимодействия твердого тела и смазки. [c.45] При 1п с = /С величина становится бесконечно большой, что не подтверждается практикой. Опыт показывает, что температура перехода возрастает только при повышении концентрации активного компонента до некоторого оптимального ее значения Сопт-При дальнейшем увеличении концентрации активного компонента эта температура не изменяется. [c.46] Максимальная критическая температура, при которой смазочная пленка еще сохраняется, зависит, по-видимому, не только от насыщенности поверхности трения активным компонентом, но и от качеств самой пленки. Эти качества весьма разнообразны и определяются характером взаимодействия активного компонента с металлом и их свойствами. Поэтому в каждом конкретном случае температура перехода неодинакова. [c.46] Установлено [6, 12, 60], что могут быть не только физические, но и химические сорбционные пленки. В работе [6] исследование проводили методом меченых атомов. Радиоактивную металлическую фольгу погружали в раствор жирной кислоты или какого-либо другого ПАВ, затем вынимали и промывали в горячем бензине. Бензин приобретал радиоактивность лишь в том случае, если в него вместе с ПАВ переходил радиоактивный металл. Исследуя таким образом фольгу из различных металлов, установили, что золото и серебро с жирной кислотой химически не взаимодействуют, а цинк, кадмий и медь образуют с ней почти мгновенно мыльную пленку значительной толщины толстые мыльные пленки образуются в результате диффузии жирной кислоты сквозь слой мыла. [c.46] Таким образом, характер образующихся поверхностных пленок зависит от химической активности твердого тела и активного компонента смазки. [c.47] Было показано [6], что смазочная способность мыльной пленки сохраняется до температуры плавления мыл. Поскольку температуры плавления мыл жирных кислот в большинстве случаев не превышают 200°С, смазочные пленки на основе жирных кислот эффективны только до этой температуры. Практика подтвердила, что жирные кислоты или их эфиры не обеспечивают работу тяжело нагруженных узлов трения, где выделяется значительное количество тепла, и что они эффективны не во всех операциях резания. В этих условиях более эффективны пленки, образуемые на металлических поверхностях серу-, хлор-или фосфорсодержащими соединениями, которые применяют в качестве противозадирных присадок. Предотвращающие задир сульфиды, хлориды, фосфаты и другие соединения образуются на поверхностях под влиянием высоких температур и каталитического действия чистых металлических поверхностей [35, 52, 54, 61]. [c.47] Существует также мнение [72], что механизм действия СОЖ при резании состоит, с одной стороны, в упрочнении обрабатываемого металла в зоне резания под- действием продуктов каталитического распада активных компонентов СОЖ, с другой, — в образовании на прирезцовой стороне струл ки химических смазочных пленок. Многие авторы [73—79] решающую роль в процессах резания отводят химическим пленкам, образующимся при взаимодействии СОЖ с обрабатываемым металлом. Однако бесспорно, что эффективность СОЖ может определяться как их способностью создавать на поверхностях трения физическую, так и химическую пленку, но на разных участках зоны трения в зависимости от условий резания тот или иной механизм трения приобретает доминирующую роль. [c.48] Глубина резания мм подача — 0,1 ai/o6. [c.49] В процессе резания четыреххлористый углерод разлагается продукты его разложения активно взаимодействуют с металлом инструмента и обрабатываемым материалом. При этом на поверхности обрабатываемого материала могут образоваться МоСЬ, M0 I3, M0 I4, M0 I5 и другие соединения, а на -поверхности инструмента из сплава ВК8 — W I2, W I4, W I5 и weis, 0 I2 и 0 I3 на инструменте из стали Р18 образуются РеСЬ, РеС1з, а также некоторое количество хлоридов легирующих элементов. [c.49] Стойкость резца ВК8 при резании молибдена в среде I4 (см. рис. 17, а) логично объяснить невысокими температурами плавления пяти- и шестивалентных хлоридов молибдена (до 467°К) по сравнению с аналогичными хлоридами вольфрама (525 и 550 °К) и особенно по сравнению с хлоридом двухвалентного кобальта (1110°К) и их способностью благодаря этому уменьшать адгезию и адгезионный износ трущихся поверхностей. Хлориды двух-, трех-н четырехвалентных молибдена и вольфрама легко разлагаются, поэтому существенного влияния на процесс трения они оказывать не могут. Правильность такого взгляда подтверждена тем, что повышение долговечности инструмента в этом случае совпадает с повышением чистоты обработки (при скорости резания 40 mImuh в воздухе шероховатость 9,3 мк, а в среде ССЦ — 1,5 мк). [c.50] Более высокая стойкость инструмента из стали Р18 при резании молибдена на воздухе, чем при резании в среде I4, по-виДимому, связана с тем, что окисные пленки по температуре плавления и прочности значительно превосходят окислы и тем более хлориды молибдена (см. рис. 17,6). [c.50] Правильность этих выводов подтверждают дан- ные о физических свойствах металлов и их соединений с кислородом, приведенные в табл. 1 вместе с термодинамическими характеристиками [41, 80, 81]. [c.50] Вернуться к основной статье