Критерии совместимости материалов в процессе приработки

Фрикционную совместимость материалов, как правило, определяют по «отклику» трибосистемы на форсирование нагрузки. Данное форсирование можно выполнять различными путями, например, за счет ступенчатого увеличения нагрузки на контакт с выявлением критической нагрузки, при которой инициируется схватывание поверхностей трения, или за счет запуска работы узла трения сразу в области критических нагрузок. Пример исследования критериев фрикционной совместимости пары трения «серебряное покрытие – шарошечная сталь» в среде долотной смазки в процессе приработки по оценке отклика изучаемой трибосистемы на два вида нагружения - ступенчато-возрастающее и статическое «на грани заедания» - показан на рис. 3.1-3.2.

Рис. 3.1. Испытания несущей способности серебряного покрытия в при ступенчато-возрастающей нагрузке в среде долотной смазки JBL-713R.

Анализ результатов исследования приработки трибосистемы по методике со ступенчато возрастающей нагрузкой показал, что процесс приработки возобновляется после каждого этапа нагружения пары трения, т.е. на каждый этап нагружения трибосистема реагирует скачкообразным ростом, а затем постепенным снижением момента трения. Схватывание наступило после приложения осевой нагрузки 140 кгс (93 МПа).

С использованием полученных результатов проведены испытания по оценке прирабатываемости серебряных покрытий в условиях статического нагружения в области критических нагрузок (рис. 3.2). Результаты испытаний показали, что при статическом нагружении наблюдается более высокая несущая способность узла трения, чем при ступенчатом увеличении нагрузки. В статическом режиме образец с серебряным покрытием удалось нагрузить до 130 МПа, что на 28,5% выше, чем в предыдущем эксперименте. На основе обобщения полученных результатов можно сформулировать следующие положения.

а б

в г

д е

Рис. 3.2. Исследование характера приработки серебряного покрытия (толщина 20 мкм): в среде пластичной смазки JBL-713R при контактных давлениях

а) 73 МПа; б) 87 МПа; в) 107 МПа; г) 120 МПа; д) 130 МПа; е) трение в среде смазки Probe A (Beghem) при давлении 130 МПа.

1) В момент начала относительного движения в трибосистеме наблюдается скачкообразный рост момента трения до некоторого максимального значения , соизмеримого по значению с величиной, характерной для сухого трения. Длительность этого скачка, как правило, составляет доли секунды.

3) Для исследованных режимов трения приработка материалов осуществляется в течение конечного периода времени , характеризующего скорость адаптации трибосистемы к заданным условиям. Во всех рассматриваемых случаях длительность приработки составляла 25…30 минут.

3) После приработки трибосистема переходит в квазиустойчивое состояние с минимальной для заданных условий и относительно стабильной величиной коэффициента трения .

4) После приработки можно видеть, что величина момента трения не является стабильной, а практически всегда колеблется возле установившегося среднего значения с некоторой (ненулевой) амплитудой . Величина этих колебаний может быть выражена коэффициентом стабильности момента трения [14] , который по условиям совместимости должен быть не менее 0,7. Этот коэффициент существенно зависит от смазочного материала. Так, на рис. 3.2 (д, е) показаны результаты испытаний образцов с серебряными покрытиями в среде двух мазок при одной и той же нагрузке. Видно, что смазка Probe A позволяет получать более стабильный момент трения, чем смазка JBL-713R.