Основы восстановления деталей осталиванием - Швецов А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
13
ление ни в коем случае не означает прекращения деформаций в контактной зоне. ~
Температура поверхностного слоя и температурный гради-' ент существенно влияют на изменение механических свойств материалов, на значения коэффициентов трения и на характер изнашивания контактирующих поверхностей. Так, более
Рис. 6. Изменение температуры в околоконтактной зоне от Q (трение покрытие—АК-4): 1) #м=375; 2) Hm=
400; 3) Hм=450; 4) Hti= 500 кГ/мл?-, 5) Ям=550 кГ/мм2\
6) Сталь 45 (т. о.) HRC50-55.
плавный подъем температур наблюдается у сочетаний с оптимальной микротвердостью покрытий (рис. 6, кривая 2 и рис. 4, кривая 3), а сочетания с микротвердостью покрытий, отличной от оптимума, имеют резкий подъем температур (рдс. 6, кривые 1, 4, 3, 5; рис. 4, кривые 2, 4, 1). Из данных (рис. 4 и 6) нетрудно сделать йывод, что с улучшением антифрикционных свойств сочетаний кривая подъема температур
14
приближается к оси абсцисс, а с ухудшением — к оси ординат.
Величина температуры оказывает непосредственное влияние на критическую нагрузку схватывания. Если у оптимальных пар температура схватывания (230—260° С) достигается при Q= 170 кГІсм2 (рис. 4) и Q= HO кГ/см2 (рис. 6), тс в других случаях это значение температуры получается при доенылих Q. Из полученных результатов следует, что с повышением околоконтактной температуры схватывание контактирующих пар облегчается.
Наличие критических температур и критических удельных нагрузок схватывания при граничном трении связано с прочностью поверхностного слоя. Величина коэффициента трения я температура в околоконтактной зоне находятся в непосредственной взаимосвязи. С возрастанием коэффициента трения ,увеличивается работа сил трения и соответственно возникает больший подъем температуры. У металлов с высокими напряжениями под действием температурных полей напряжения снижаются. У электролитического железа это выражается в уменьшении величины микротвердости из-за рекристаллизации, которая начинается при объемной температуре свыше 200° С.
»¦ В сопряжениях «покрытие — Ст. 10» схватывание наступает при исходной нагрузке (10 кГІсм2) через 20 мин работы пары. Температура в околоконтактной зоне не превышает 84° С. Схватывание носит характер налипания крупных час--тиц Ст. 10 на поверхность покрытий. Налипшие частицы имеют очень высокую м икротверд ость #м=1500 кГ/мм2. Полученные результаты свидетельствуют о наличии малого энергетического барьера у сопряженных пар. Сопрягать малоуглеродистую сталь с электролитическим железом крайне нежелательно.
Проверка материалов других марок (СЧ12-24, СЧ18-36,
БрОЦС6-6-3, БрОЦС5-5-5, АЛ-4, Д-1, AC) на схватывае- "
мость с покрытиями показала аналогичную закономерность,
что и СЧ15-32, БрОЦС6-6-4,5, АК-4. В исследованиях были
получены параметры трения одного порядка.
t *
2. Взаимосвязь между параметрами трения и усредненной температурой на поверхности контакта
, Исследования показали, что чем выше температура зоны контакта, тем интенсивнее изменяются физико-механические’ свойства покрытий.
15
¦
В расчете были сделаны следующие допущения: 1) режим, j трения упорядоченный, и скорость изменения температуры во і всех точках к-ентртела постоянна; 2) расстояние от поверхности контакта до точки замера температуры постоянно;
3) вся площадь соприкосновения граничных пленок является тепловым источником; 4) доля теплоизлучения (при сравнительно низкой температуре околоконтактной зоны ?=200° С) весьма мала; 5) тепловой поток определяется конвективным теплообменом слоя смазки и теплопроводностью стенки; 6) поверхность контакта контртела рассматривается как стенка — углом обхвата пренебрегаем.
Из теплотехники известно, что количество теплоты, переносимое в единицу времени через единицу площади, опреде- -Ляется по закону Фурье:
a d t - /1 і
О-,1)
dn<?
где:
X — коэффициент теплопроводности; dt
— градиент температур в направлении
dn,
цормали к
P и с 7. Расчетная схема.
поверхности.
Режим трения упорядочен. Толщина стенки мала по сравнению с наименьшей протяженностью поверхностей, образующих контртело. Температурные условия на поверхностях стенки равномерные, но неравные. Считаем, что температура внутри пластинки изменяется только по ее толщине (в направлении X (рис. 7).
Примем qv =0, тогда по условию стационарности = 0. Математическая теория теплопроводности базируется на дифференциальном уравнении (или уравнении *Фурье):
dt _ к fd2t , d2t d2t \
' di Cy[dx2 dy2 dz2)
Из уравнения (I—2) имеем: d2t
dv
dx2
=O
или -
dt_
dx
= C1.
(1-2)
(1-3)
16
Для всех исследуемых сочетаний S = Const и равно 1,2 мм. Коэффициент теплопроводности X=Const только для каждой марки сопряженного металла контртела.
При граничных условиях:
х=0, тогда t—ti; .
при x=s t—t%
Произведя подстановку (1—3), получим:
C2 = ^11 C1=^-. (1-4)
Из выражения-(1—имеем: " - .
, dt dt „
<7 = —Х-—, где: --=C1-dx ¦ dx
подставив (I—4J, после преобразований получим:
