|
1.2.2 Эксплуатационные свойства резин
Повышение ресурса РТИ остается востребованной и актуальной пробле-
мой современного материаловедения, благодаря их повсеместному использова-
нию в качестве деталей промышленного и лабораторного оборудования, машин
и механизмов. Избежать или свести к минимуму вероятность отказа узлов тре-
ния машин и элементов технологических систем возможно путем применения и
развития методов модификации структуры и свойств конструкционных матери-
алов при грамотном использовании основных положений трибофизики и раци-
ональном использовании различных современных методов (технологий) по-
верхностного модифицирования материалов трибосистем. Эти проблемы по-
дробно рассматриваются в ряде монографий, в том числе в монографии [21].
1.2.2.1 Триботехнические свойства
Для использования резин в антифрикционных целях наиболее важны их
высокая износостойкость, характеризуемая истираемостью, низким коэффици-
ентом трения и твердостью [22].
Значение коэффициента трения зависит от множества параметров. Причѐм
далеко не всегда для одних и тех же пар материалов коэффициент трения оста-
ѐтся постоянным и прежде всего, зависят от чистоты обработки, да и просто от
состояния поверхности.
Особенность условий эксплуатации материалов в составе трибосистем, т.е.
в условиях трения изнашивания, состоит в том, что поверхностные слои мате-
риала конструкционных деталей испытывают разнообразные энергетическое
воздействие, находясь в сложном напряженно-деформированном состоянии.
Статические и динамические нагрузки вызывают высокие внутренние напря-
жения, упругие и пластические деформации, которые в условиях эксплуатации
приводят к усталости и разрушении (изнашиванию) поверхностного слоя [21].
Как показывают исследования [23,24,25], трение скольжения РТИ по ме-
таллу в основном обусловлено явлениями адгезии и гистерезиса, которые опре-
22
деляют объемные и поверхностные свойства резины в зависимости от силы
нормального давления, относительной скорости скольжения [26] и шероховато-
сти ее поверхности [27]. В различных работах получены экспериментальные
зависимости удельной силы трения от удельного давления, скорости скольже-
ния и температуры поверхности подложки. Были проведены исследования [28]
с целью повышения износостойкости пары резина-металл при абразивном из-
нашивании. Также были изучены влияния гладких поверхностей меди и стали
на закономерность износа резин [29]. При этом экспериментальные исследова-
ния дают различные зависимости силы трения от скорости скольжения. Причи-
ной этого является высокая чувствительность силы F трения к физико-
химическому состоянию поверхностей скольжения [30], также зависит от наро-
стообразования и шероховатости поверхности, что является решающим факто-
ром. При более детальном рассмотрении необходимо учитывать также, что
площадь фактического контакта зависит от скорости скольжения в результате
изменения не только расстояния между поверхностями, но и механических
свойств материала, что наиболее важно для полимеров [31]. Балджин [32] пола-
гает, что поверхность полимера может быть представлена большим количе-
ством микрошероховатостей, контактирующих с твердым телом. Каждая шеро-
ховатость имеет размеры порядка 10
-7
см и образует с поверхностью контртела
адгезионную связь [31].
Износ - явление более сложное явление, чем внешнее трение, оно пред-
ставляет собой результат совокупности физико-механических процессов, про-
текающих на поверхности трения и в граничных слоях полимеров. По характе-
ру основного процесса износ полимеров может быть условно разделен на уста-
лостный и абразивный (микрорезание). Высокоэластические полимеры изна-
шиваются также в результате процесса «наволакивание» с образованием так
называемых «скаток». При трении по твердым поверхностям в условиях малого
тепловыделения в основном наблюдается усталостный износ. Усталостный из-
нос полимеров является наиболее распространенным видом износа. Износ ре-
23
зин по гладким твердым поверхностям протекает в основном по усталостному
механизму и в ряде случаев, особенно при увеличении силы трения, скорости
скольжения и температуры, износ связан с механизмом «скатывания». Твердая
поверхность силой трения увлекает по ходу своего движения контактирующий
участок полимера, деформируя его довольно сложным образом. Деформация
выступа определяется упругими свойствами полимера и силой трения.
Связь критериев износа с физико-механическими показателями материала
и внешними параметрами определяется механизмом износа в рамках опреде-
ленной теории износа. Рассмотренные критерии износа являются относитель-
ными характеристиками, так как не учитывают влияния времени, скорости,
давления и других параметров на величину износа. Между явлениями трения и
износа существует непосредственная связь. Величина коэффициента терния
определяет механизм износа материала и является одной из важнейших харак-
теристик процесса износа.
Степень и частота деформирования зависит от геометрии и свойств по-
верхности, а также от скорости скольжения, давления и температуры. Измене-
ние шероховатости поверхностей сказывается на величине и механизме износа.
Изменение коэффициента трения приводит к значительному изменению износа.
Более того, изменение природы твердой поверхности, по которой скользит по-
лимер, определяют механизм износа [33].
В настоящее время вопросы повышения надѐжности и долговечности уз-
лов трения, увеличения срока их эксплуатации весьма актуальны. Создание но-
вых конструкционных материалов, рецептур резин для применения в изделиях
понижающих коэффициент трения узлов трения приобретает исключительно
важное значение. Исследование трения в нанометровом масштабе в последние
годы привлекает значительный интерес [34,35]. Это связано с интенсивной ми-
ниатюризацией различных устройств, а также с научным пониманием атоми-
стических истоков трения и возможностью объяснить макроскопические три-
бологические закономерности.
24
Do'stlaringiz bilan baham: |
