Основы восстановления деталей осталиванием - Швецов А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
аз
о.г
?
Dt
к:
& П
S
?
1 4 -J L 5
“iFi J
У6 —и
10 JO 50 70 90
Удельная нагрузна t Q*ycm
Рис. 3. Изменение коэффициента трения от удельной нагрузки Q, KFjcM2 (трение покрытие — СОС6—6): I) Hk== 450; 2) Ям= 500; 3) Hm= 550; 4) Hm =575 кГ/мм2; 5) Сталь 45 (т. о.) HRC50— 55; 6) Ям=630 кГ/мм2.
Образцы имели твердость HRC 50 : 55.
10
вого !материала. Покрытию с Hm =550 кГ/мм2 (рис. 2) соответствует минимальной по значению и почти не меняющийся от нагрузки коэффициент трения (кривая 3).
Относительное постоянство коэффициента трения при возрастающей нагрузке объясняется постоянным увеличением опорной поверхности от значения Q. Изнашивание в этих условиях одинаково изменяет микрогеометрию контактируеыых поверхностей. Подобные закономерности просматриваются и у пар «покрытие — СОС6-6». Из анализа (рис.-2, 3) следует, что схватывание всех контактируемых пар происходит при скачкообразных изменениях коэффициентов трения (/>0,2). Скачок означает, что пленочное (окислительное) изнашивание перешло к схватыванию поверхностей контакта. Отклонение величины микротвердости покрытий от оптимальных значений во всех случаях приводит к увеличению коэффициентов трения, и их скачок наблюдается при меньших значениях [18].
"Коэффициенты трения пар «Сталь 45 (т. о.)—контртело» во всех случаях имели значения выше, чем покрытия оптимальной микротвердости с идентичными контртелами. Это говорит о том, что качество поверхностных пленок пар «Сталь 45 (т. о.) —контртело» зн§чительно уступает пленкам, образующимся у покрытий. По этой причине можно ожидать и большую интенсивность износа (меньшую износостойкость) у пар, контактируемых ст. 45 (т. о.), HRC 50-55.
Коэффициенты трения покрытий с оптимальной микротвердостью имеют минимальные значения у сочетаний своих групп, но значительно отличаются в сравнениях между групповыми сочетаниями (табл. 3).
Табллца 3
Сравнительные данные коэффициентов трения у оптимальных сочетаний
%
Оптймаль«ые сочетания „покрытце—подшипниковый
металл“
Коэффициенты трения, / •
Покрытие H .M50 =500—СЧ15 32 ’ . 0,080
Покрытие Hмх =550—БрОЦСб-6-4,5 > 0,060
Покрытие H Mso =400—АК-4 0,173
Покрытие H.M50 =630—СОС6-6 0,086
При трении в подшипниковых узлах развиваются высокие температуры как результат упруго-пластических деформаций в зоне контакта. За счет теплопроводности сопряженных тел
Il
нагрев распространяется вглубь. Величина температуры зоны контакта зависит от физико-механических свойств металлов и от параметров трения. Повышаясь от воздействия этих факторов, температура начинает оказывать существенное влияние на физико-механические свойства контактируемых пар, на величину и характер их изнашивания.
Нагревание трущихся тел неразрывно связано с деформациями и разрушением контактных точек в зоне трения. Тепловая энергия зоны контакта частично рассеивается в окружающую среду, часть отводится в образец и контртело, а часть рассеивается.с продуктами износа.
Величина деформации, возникающая в процессе трения, и микротвердость покрытий принадлежат к основным источникам теплообразования, а наблюдаемые резкие повышения температуры* у исследуемых сочетаний пар свидетельствуют
о наличии этой связи (рис. 4, 5).
10 4P ,ДО 70 90 HO /30 fSQ
Удельная нагрузка , Q кГ/смг
Рис. 4. Изменение температуры в околоконтактной зоне от Q (трение покрытие — БрОЦС6-6-4,5): 1) /At = 450; 2) Hu- 500; 3)#м=550; 4)//м=575 кГ/mm2; 5) Сталь 45 (т. о.) HRC50—55.
* Температура измерялась термопарой XK1 ( 0 0,1) на расстоянии 1,2 мм от зоны контакта и регистрировалась электронным самописцем ЭПП—09МЗ. -' -
12
Приращение температуры происходит более интенсивно в начальный период трения. При длительных' испытаниях температура стремится к некоторому постоянству (рис. 5). Температура околоконтактной зоны более инерционна (^0C), чем' момент трения (Мтр). Эта зависимость характерна для всех сочетаний.
Рис. 5. Характерные изменения момента трения н температуры в околоконтактной зоне при приработке (Q=IO кГ/см2, трение покрытие Hu =610—СОС6-6).
Момент трения резко возрастает до максимума (на примере приработки «покрытие Hu- 630—СОС6-6», Q = 10 кГ/см2) и задерживается в этом положении некоторое время, а затем снижается до строго определенного неизменного значения (стабилизируется). Температура до максимального значения повышается медленно т—20—35 мин. Понижение температуры по сравнению с моментом трения задерживается на T=IO—30 мин.
Запаздывание роста температур относительно момента трения объясняется интенсивным отводом тепла в начальный период из зоны контакта за счет теплопроводности материалов, составляющих пару трения. По этой причине идет медленное формирование теплового поля. Инерционность формирования температурного объемного поля характеризуется временем, необходимым для установления теплового баланса пары.
Полная стабилизация температуры в околоконтактной-зоне и момента трения означает окончание формирования вторичных структур и фактической площади, контакта. Это яв-
