ВЗАИМНОЕ ВНЕДРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ

До сих пор мы рассматривали контактирование поверхностей, погрешности которых обусловлены технологией обработки или износом. Между тем контактирование под нагрузкой тел, из которых хотя бы одно поликристаллическое, приводит к образованию шероховатой поверхности вследствие неоднородности деформации. Поясним причину этого. Если поликристаллическому чистому металлу свойственна неоднородность кристаллического строения, то большинство сплавов также обладают неоднородностью различных структурных состав­ляющих по твердости и имеют разную ориентировку кристаллических зерен, выходящих на поверхность. В результате на отдельных площадках фактического контакта, начиная с малых нагрузок, происходит взаимное внедрение твердых составляю­щих и кристаллов, обращенных к поверхности «сильными» гра­нями, в менее твердые структурные составляющие и «слабые» грани кристаллов. Взаимное внедрение поверхностей твердых тел впервые экспериментально показал Л. В. Елин.

На рис. 2.11 показано сечение сжатых пластин с первоначально гладкими сопряженными поверхностями; стальную поверхность обрабатывали шлифовальной шкуркой, а поверхность баббита полировали. Как видно, баббит заполнил впадины между выступами стальной поверхности; его микрогеометрия в контакте претерпела значительные изменения. Интересно отметить, что такие же образцы с полированными сопряженными поверхностями под давлением 980 кПа не показали взаимного внедрения металлов.

Рис. 2.11. Участок сечения поверхности соприкосновения стали (вверху) и баббита при сжатии (Х30) под давлением 3 МПа (по данным Л. В. Елина).

Неоднородность металла, вызванная всевозможными включениями, сегрегацией примесей, трещинами, остаточными напряжениями и т. п., благоприятствует взаимному внедрению поверхностей. Так, в серых чугунах полости, заполненные графитом, являются преимущественно областями взаимного внедрения.

Для изнашивания поверхностей трения имеет значение не сам факт изменения их шероховатости, обусловленный неоднородностями строения металлов, а связанное с ним взаимное внедрение поверхностей. Глубина взаимного внедрения зависит от физиков механических свойств материалов, шероховатости поверхностей и нагрузки. Если исключить взаимное внедрение выступов поверхностей, упрочненных в результате обработки, то при малых нагрузках взаимное внедрение незначительно по глубине и носит в основном упругий характер. Возможно также взаимное внедрение поверхностей при контактировании металла с неметаллом и неметаллов, т. е. неоднородность строения свойственна всем материалам, в том числе и аморфным.

Лекция 18