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

Но это кажущееся противоречие подтверждает роль дефектов струк­ туры как главных донорных центров эмиссии электронов, которых прн реверсивном трении образуется больше, чем при одностороннем сколь­ жении. Данные по плотности дислокаций и экзоэлектронной эмиссии, полученные в сравнимых условиях одностороннего и реверсивного тре ­ ния без смазки, были приведелы выше.

Повышенная плотность дислокаций в приповерхностных слоях при р е ­ версивном трении и облегченный их выход на поверхность металла бла­ годаря воздействию поверхностно-активной смазки, как это было ранее экспериментально показано [234], предполагают увеличенную интенсив­ ность экзоэмиссии. Проведенные измерения экзоэмиссии на образцах после реверсивного трения со смазкой подтверждают это предположение. Так, из табл. 5 видно увеличение интенсивности экзоэлектронной эмиссии рабочих поверхностей после реверсивного трения в поверхностно-активной среде. Сравнение опытных данных табл. 5 в правых и левых столбцах показывает, что отношение интенсивностей экзоэмиссии при реверсивном трении к эмиссии при одностороннем скольжении Э р / Э 0 уменьшается с применением поверхностно-активных добавок к смазке.

Как показали наши исследования, это является следствием комп­ лексных изменений в свойствах поверхностных и глубинных слоев и объясняется интенсификацией под воздействием реверса [236] эффекта Ребиндера [ 248 ].

Приведем некоторые экспериментальные данные, имеющие отно­ шение к экзоэлектронной эмиссии.

На рис. 46 представлены эпюры внутренних напряжений для одно­ стороннего (кривая 1) и реверсивного (кривая 2) трения колец из стали 45 в среде инактивного неполярного вазелинового масла. Кри­ вые показывают различный характер распределения внутренних на ­

них напряжений. Видно, что кривая 4 лежит ниже кривой 3 односто­ роннего трения, т . е . реверсивное трение в поверхностно-активной с р е ­ де вызывает большие напряжения сжатия, чем одностороннее скольже­ ние. При этом происходит и инверсия кривых микротвердости (рис. 47). Было замечено, что в приработочный период сначала наблюдается бо ­ лее значительное разупрочнение поверхностных и глубинных слоев для

104

zu w

ГлуЬина слон, пк

Рис. 46. Влияние поверхностно-активной смазки на внутренние на ­ пряжения при трении стали 45; скорость 1,5 м/сек; нагрузка 60 кГ

1,2 - вазелиновое масло; 3,4 - вазелиновое масло +2% олеиновой кислоты (2,4 - реверсивное трение; 1,3 - одностороннее трение)

Рис. 47. Влияние смазки на глубину упрочнения стали 45 (Условия трения и обозначения кривых см . на рис. 4В)

шой интерес, так как открывает практическую возможность снятия вред - ного эффекта реверса и позволяет увеличить при помощи поверхност­ но-активных присадок износостойкость подшипниковых узлов, находя­ щихся в условиях реверсивного трения скольжения.

ности дислокаций и износу. Действительно, отношения плотностей дисло­ каций N p / N o внутренних напряжений Op /ст0 (рис . 46), износов Qp./Q и интенсивностей экзоэмиссии Эр/ Э0 (о) приближаются к единице при применении поверхностно-активных присадок к смазке, что объясняется интенсификацией реверсом адсорбционного пластифицирования.

Установленная взаимосвязь [236] позволила разработать [118] экспрессный метод ' определения с помощью экзоэлектронной эмиссии степени воздействия поверхностно-активной смазки на отрицательный эффект реверса. По величине отношения интенсивности экзоэлектронной

105

эмиссии при реверсе к ее интенсивности при одностороннем трении

В свете поднимаемых в настоящей главе вопросов представляет ин­ терес и явление электризации масел при их трении о металлическую поверхность [279, 280] .

Остановимся на некоторых результатах Г.И. Шора и В.Л. Лапина

применена компенсационная схема, в которой усилитель постоянного тока являлся нуль-индикатором. Было установлено, что при вращении

металлических электродов в углеводородных жидкостях возникают доволь­ но высокие значения э . д . с , зависящие от окружной скорости и пре ­

светки в процессе трения на воздухе экзоэлектронная эмиссия, как по ­ казали наши исследования [109], безынерционно прекращается, хотя д е ­ формационные и химические факторы динамики трения продолжают р а з ­ виваться. Очевидно, при трении масел о металлическую поверхность генерируются электроны, но не экзоэлектроны с физической точки з р е ­ ния. Этот вывод может быть подкреплен исследованиями Сэйити Кито-

ма которой представлена на рис. 48. Из емкости 1 диэлектрическая жидкость (керосин) подается в зону трения 2 цилиндрических образцов, омывает их и, приобретая электрический заряд, по металлической труб­ ке 3 попадает в бачок 5 для замера заряда потенциометром 4. Электрон­ ный ток, возникающий при трении, определялся разностью между суммар ­ ным током и током холостого хода. С увеличением нагрузки и скорости

106

Врепя, сек

Рис. 48. Схема измерения электронной эмиссии при трении со смазкой [281]

1 - емкость для жидкости; 2 - узел трения; 3 - трубка; 4 - по ­ тенциометр; 5 - бачок

Рис. 49. Изменение количества электричества при холостом ходе (1) и при трении (2) [281]

электронный ток изменяется по закону степенной функции. Исследования

Нам представляется, что вопрос о физической сущности наблюдае­ мых эффектов электризации жидкостей под воздействием трения [280, 281 ] и их принадлежности к экзоэлектронной эмиссии еще оконча­ тельно не решен и требует дальнейшего экспериментального и т е о ­ ретического изучения.

107

Проведенное исследование позволяет заключить, что после трения со смазкой с последующим обезжириванием образцов с их рабочих по ­

верхностей при соответствующей возбуждающей подсветке возникает э к - зоэлектронная эмиссия, интенсивность которой при всех прочих равных условиях определяется режимами трения скольжения, типом смазки и наличием поверхностно-активных присадок. На основе дислокационных реакций в зависимости от условий трения образуется специфичный с у б ­ микрорельеф, состоящий из совокупности ступенек выхода дислокаций и вакансий на поверхность с локально увеличенной свободной поверх­

ностной энергией. Этот субмикрорельеф формирует физическую ювенильную поверхность и предопределяет интегральный поток экзоэмиссии, подавляя роль макрорельефа от механической обработки. Реверсивность трения и при наличии смазки повышает интенсивность экзоэлектронной эмиссии. Применение поверхностно-активных присадок увеличивает ин ­

ронная эмиссия может быть применена как экспрессный метод для подбора поверхностно-активных присадок к смазкам с целью повышения износостойкости деталей машин реверсивного трения.

Изнашивание и экзоэлектронная эмиссия. Теоретические и практи­ ческие вопросы, связанные с изнашиванием деталей машин, широко о с ­ вещены в литературе, поэтому мы не будем здесь останавливаться на известных закономерностях и сошлемся лишь на наиболее фундамен­ тальные монографии [ 1 - 5 ] , в которых читатель сможет почерпнуть необходимые для него сведения. Однако в научной литературе отсут­ ствуют данные о взаимосвязи экзоэлектронной эмиссии с изнашива­ нием и не определены ее общие закономерности. Это усложняет постав ­

ная эмиссия не только возникает в динамике трения, но и способна затем длительное время существовать после его прекращения. Но так как комплексное сочетание свойств поверхностных слоев во многом определяется ранее действовавшими факторами динамики трения, то в интенсивности эмиссионного потока после трения должна быть скрыта доля информации не только о дефектности структуры, энергетическом состоянии, окислении и т.д., но и об имевшем место изнашивании. К о ­ нечно, эта информация может быть весьма завуалирована последую­ щим окислением, средой и многими другими условиями, формирующи­ ми экзоэлектронную эмиссию, поэтому на первых этапах исследований представляло интерес выяснить хотя бы качественную картину в з а и ­ мосвязи экзоэмиссии с износом.

Так, было установлено, что образцы из различных материалов после реверсивного трения имеют повышенный износ [ 230] и увеличенную ин ­ тенсивность экзоэлектронной эмиссии [107] по сравнению с идентич-

108