КОНТАКТИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ
Взаимное контактирование деталей происходит на вершинах волн и выступах поверхностей, образованных макронеровностями.
Процесс контактирования поверхностей при статическом нагружении протекает следующим образом. Поверхность воспринимает нагрузку вершинами выступов неровностей на высотах, образуемых макрогеометрическими отклонениями. Здесь располагаются зоны, из которых складывается фактическая площадь касания. В контакт первыми вступают противостоящие друг другу на сопряженных поверхностях выступы, сумма высот которых наибольшая. Деформация неровностей и их основ вызывает сближение поверхностей. По мере увеличения нагрузки поверхности все более сближаются и в контакт вступают пары выступов с меньшей суммой высот. Разновременность вхождения в контакт выступов, различающихся по высоте, дифференцирует их напряженное состояние и деформацию.
Возможны следующие деформации выступов: упругая; упругопластическая без упрочнения; упругопластическая с упрочнением. При первичном нагружении чисто упругая деформация неровностей возможна только у эластичных тел, например резины; упругая деформация превалирует при контактировании весьма гладких твердых металлических поверхностей. В большинстве случаев первичного нагружения пластической деформации принадлежит ведущая роль в формировании фактической площади контакта. Входящие в касание выступы пластически сплющиваются, чаще всего с внедрением: внедряется более твердый выступ или тот, которому геометрическая форма придает большее сопротивление деформации.
Пластическая деформация выступов микронеровностей и их взаимное внедрение начинаются при среднем давлении на контакте, равном примерно утроенному пределу текучести материала. Предельное среднее давление на площадях фактического контакта с учетом упрочнения материала в процессах пластической деформации достигает двух-трехкратного значения его твердости при вдавливании. При этом давлении материал под контурной площадкой, деформировавшийся упруго, начинает деформироваться пластически, в результате либо увеличиваются размеры площадки за счет частичного погружения находящихся в контакте выступов и поднятия других с вступлением их в контакт, либо возникают новые площади контакта. Полное погружение выступов в пластически деформированную основу не наблюдается. После деформации, даже сильной, шероховатость поверхностей лишь несколько видоизменяется.
Площадь фактического контакта поверхностей состоит из множества дискретных малых площадок, расположенных на различных высотах пятен касания в местах наиболее полного сближения поверхностей. Между площадками касания тел имеются соединенные между собой или закрытые микрополости, заполненные воздухом или другой газовой средой, смазочным материалом, продуктами изнашивания и т. п. Площадь фактического контакта зависит от микро- и макрогеометрии поверхностей, волнистости, физико-механических свойств поверхностного слоя и от нагрузки. При небольшой нагрузке рост площади фактического контакта сопровождается увеличением размеров площадок контакта.
Площадь фактического контакта составляет от одной десятитысячной до одной десятой номинальной площади касания. Даже при высоких нагрузках площадь фактического контакта не превышает 40% номинальной площади. Так, в случае контактирования стали по стали при нагрузке 15 МПа отношение площадей составило 0,2 при обработке поверхности до Ra = 2,5...1,25 мкм и 0,35 при Rа = 0,63...0,32 мкм.
Площадь фактического контакта возрастает при увеличении нагрузки, уменьшении шероховатости поверхности и росте радиуса закругления вершин ее неровностей; кроме того, она несколько увеличивается при большей длительности действия нагрузки. Эта площадь убывает с увеличением упругих характеристик, предела текучести материала и высоты неровностей поверхностей.
При сопряжении поверхностей из двух различных материалов площадь фактического контакта определяется физико-механическими свойствами более мягкого материала и геометрией поверхности более твердого материала. При наличии между поверхностями трения тонкой квазиожиженной медной пленки, образуемой при трении в условиях режима избирательного переноса, площадь фактического контакта может увеличиться в 10—100 раз. Это является одной из причин резкого снижения интенсивности изнашивания поверхности трения.
Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 490;