Свойства чистых металлических поверхностей. Плёнки на поверхностях. Контактирование деталей и их взаимное внедрение.

Металлические поверхности при обработке либо при разрушении поверхностей в процессе трения достаточно быстро покрываются окисными пленками, которые при нормальной температуре препятствуют дальнейшему окислению металлической поверхности. Практически осуществить трение без пленок невозможно. Проведенные в вакууме исследования показали, что материалы без пленок прочно свариваются друг с другом. Вследствие большой активности поверхностные атомы легко вступают в соединение с другими элементами. В результате на поверхности деталей интенсивно образуются пленки окислов и других веществ.

Продуктами окисления могут быть твердые растворы кислорода в металле и их химические соединения. Например, железо с кислородом образует три окисла (FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄) с различным типом кристаллической решетки. Каждый из них устойчив до различных температур, при которых начинает распадаться. Пленка на железе состоит из слоев, расположенных в последовательности убывания кислорода в окисле. Скорость образования оксидной пленки велика и составляет доли секунды. С увеличением толщины пленки её рост замедляется.

Оксидная пленка находится в напряженном состоянии поскольку испытывает растяжение или сжатие в зависимости от соотношения объемов основного материала и образовавшегося окисла. С ростом толщины пленки возрастают силы упругости в пленке и на границе пленки и основного металла, а при некоторой толщине пленки происходит потеря ее устойчивости и она приобретает рыхлое (пористое) строение. Внешний слой состоит из загрязнений, поступающих при обработке, адсорбированных паров и газов.

Пленки не позволяют установить зависимость коэффициента трения от природы трущихся тел и приводят к различным результатам, которые получены разными исследователями. Пленки очень прочно связаны с металлом и могут быть удалены при специальной тщательной очистке, нагреванием в вакууме до высоких температур и другими способами. Для чистых металлов значения коэффициентов трения могут иметь достаточно большие значения.

Для очищенных различными способами поверхностей материалов получены следующие значения коэффициентов трения. При исследовании трения очищенных стекол друг по другу Гарди (1919 г.) получил значение коэффициента трения больше единицы и близкое к ней. Б.В.Дерягин и В.П.Лазарев (1935 г.) на примере трения свежесколотых пластин слюды также получили значение коэффициента трения близкое к единице. А.С.Ахматов определял влияние степени очистки поверхности на коэффициент трения.

Оценку влияния пленок на коэффициент трения в своих исследованиях проводили Ф.Боуден, Хьюз, Д.Тейбор, В.Кемпбелл и др. ученые. Так, значения коэффициентов трения для пленок различных материалов приведено в табл. 2 (по Кемпбеллу). Данные Боудена и Хьюза на некоторых парах металлов получили еще бόльшее увеличение коэффициента трения чистой поверхности в сравнении с окисленной поверхностью (см. табл. 3).

Таблица 2

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: