Файл: Евдокимов, В. Д. Экзоэлектронная эмиссия при трении.pdf

Рис. 38. Зкзоэмиссия при трении золота по платине (а) и золоту (6) [213]

Рис. 39. Термостимулированная зкзоэмиссия стали 40Х10Г10 после трения при различных скоростях скольжения

1 - 4,5 м/сек; 2 - 7,5 м/сек; 3 - 0,75 м/сек [214]

разнообразных деталей машин, так как этот метод позволяет проводить исследования спустя длительное время после прекращения деформаций и соответствующего демонтажа подшипникового узла. Подобный пример

Результаты исследования показали, что независимо от вида деформации (трение, шлифование) зкзоэмиссия возникает при одинаковой темпера­

ность экзоэмиссии зависит от природы деформирования и структурных изменений в поверхностных слоях металла. Однако для более строгого анализа температурных кривых экзоэмиссии следует иметь контрольную кривую температурной характеристики счетчика с помещенным под ним отожженным образцом.

В процессе внешнего трения [216-224] возникают разнообразные электрические явления, которые в свете приведенных выше данных м о . гут иметь близкое отношение к экзоэлектронной эмиссии. Так, А.Д.Ду­ бинин [218] в своей энергетической теории рассматривает термоэлект­ ронные и термические процессы, которые формируются при трении под воздействием сложного спектра упругих и пластических волн и объясня­ ются непрерывным превращением механической энергии в колебатель­ ную и волновую энергию субмикроскопических и микроскопических час -

75

Г.і a в a. V.

ЭКЗОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ И РЕВЕРСИВНОСТЬ ТРЕНИЯ

когда направление движения постоянное или же меняется на обратное. Известно много работ по трению и износу, в которых исследовались пары одностороннего или реверсивного трения. Однако в этих работах влияние самого реверса на свойства поверхностных слоев в сравнимых условиях с односторонним трением не учитывалось. Между тем именно при реверсе, как показали исследования [105, 111, 229-236] формируют­ ся и протекают более экстремальные и своеобразные по сравнению с односторонним скольжением разнообразные явления и процессы. В р е ­ зультате этих исследований, при которых значительное внимание уде­ лялось и экзоэлектронной эмиссии, были изучены динамика развития свойств при реверсивном трении, влияние смазок и поверхностно-ак­ тивных присадок, рассмотрены микродефекты структуры и кинетика их образования при реверсе, а также установлен характер развития и

влияния на процесс реверсивного трения свойств поверхностных и глу­ бинных слоев в сочетании с физико-химическими эффектами и дислока­ циями. Остановимся на некоторых результатах этих исследований, что

Для различных пар и смазок изучены упругие деформации вне зоны

ства испытанных материалов реверсивное скольжение приводит к значи­ тельному возрастанию (от 20 до 60%) силы трения и упругих деформа­ ций вне контакта. Установлены отличительные особенности распределе­ ния остаточных напряжений первого рода в образцах по глубине от по­

вия на величину и знак остаточных напряжений реверса и адсорбцион­ ного пластифицирования [232, 233]. При измерении микротвердости для различных пар обнаружена идентичная зависимость упрочнения от на­ правления скольжения и показан динамический характер перераспреде­ ления степени наклепа по контакту трения [229]. Реверсивное трение быстрее, чем одностороннее, исчерпывает возможности микрообъемов

77

упрочняться, расшатывает их микроструктуру и интенсифицирует уста ­ лостные процессы, вследствие чего наступает переупрочнение, которое сменяется разупрочнением поверхностных слоев [230]. Вывод о разви­ тии разупрочнения при реверсе через промежуточную и скоротечную стадии упрочнения был сделан при анализе кривых экзоэлектронной эмиссии, снятых в динамике трения [108, 111], и подтвержден затем дальнейшими измерениями микротвердости.

С помощью разработанного метода трения монолитного пакетного образца [239] установлена идентичность распределения по контакту

сохраняют по глубине от поверхности сдвиговые деформации разных знаков, и которые дают представление о наследственности знакопеременного нагружения. Доказано, что понятие реверса только как перемены на­ правления скольжения на обратное будет неполным без учета способ­ ности поверхностных и глубинных слоев пар перестраивать свои свой­ ства согласно изменившимся условиям трения. Однако чувстивтельность металла к знакопеременным деформациям с каждым новым реверсом постепенно ослабевает в связи с развитием усталостных процессов, роль которых при реверсивном трении более ощутима, чем при односто­

Формирование свойств поверхностных и глубинных слоев под воздей­ ствием знакопеременных сдвиговых деформаций находится в тесной связи с дислокационными процессами [229, 231, 234].

Знакопеременное протекание сдвиговых деформаций с бурным разви­ тием дефектов структуры, увеличенной степенью деформации, разулрочѳ— нием и усталостными процессами приводят к отрицательному эффекту реверса - повышенному по сравнению с односторонним скольжением износу [ 230, 236, 241]. Последнее необходимо учитывать при оценке износостойкости реальных деталей машин. Для различных пар и смазок было также установлено [233, 236], что вредный для практики эффект реверса можно ликвидировать подбором поверхностно-активных приса­ док к смазке, в связи с чем был предложен способ повышения износо­ стойкости пар реверсивного трения.

Однако было замечено, что на первом, весьма коротком этапе, р е ­ версивное трение в поверхностно-активной среде способствует более итенсивному разрушению поверхностной структуры по сравнению с односторонним трением, затем наступает установившаяся стадия экстре ­ мального улучшения свойств рабочих поверхностей. Эта особенность позволила разработать и внедрить в производство новый способ уско­ ренной приработки узлов трения скольжения [242], который содержит два следующих обязательных элемента: замену одностороннего сколь­

78

управлять эксплуатационными свойствами деталей машин при реверсив­ ном трении.

В некоторых случаях, когда применение поверхностно-активных при­

цательный эффект реверса и снижается износостойкость пары. Ликвиди­ ровать эффект однократного реверса и повысить износостойкость пар трения можно способом совпадающих деформаций [230, 241], основан­ ным на принципе наименьшей их знакопеременности.

Дальнейшее изучение состояния поверхностных слоев при реверсив­ ном трении проводилось в сравнении с односторонним скольжением и с учетом возникающих физических и химических явлений на рабочих

поверхностях [236]. При этом в комплексе рассматривались экзоэлек­ тронная эмиссия, контактная разность потенциалов, упрочение и про­ цессы окисления. При проведении этих исследований была принята ра­ бочая гипотеза, по которой инициаторами разнообразных физико-хими­ ческих процессов на поверхностях трения являются места с локальной

2. Дефекты структуры и влияние сравнимых условий одно­ стороннего и реверсивного трения на их образование

Поверхностные слои деталей машин, работающих в условиях ревер­ сивного трения скольжения, постоянно испытывают знакопеременные сдвиговые деформации. При этом наблюдается, как было показано выше, комплексное изменение свойств поверхностей трения, которое в срав­ нении с односторонним скольжением можно объяснять исходя из дис­ локационных представлений о природе трения и износа.

В результате протекания знакопеременных сдвиговых деформаций в поверхностных слоях при трении происходят постоянная переориентация микроструктуры, интенсивное генерирование разнообразных дефектов и образование новых поверхностей. Изменение знака деформаций приво­ дит не только к дополнительному генерированию и перемещению дис ­ локаций, но и к их закреплению и частичной аннигиляции при встрече дислокаций разных знаков или дислокаций с вакансиями. Увеличение плотности дефектов сопровождается коагуляцией вакансий с дальней­ шим образованием микропор, пустот, развитием трешин и новых поверх-

79