ma sát, mòn và bôi trơn trong kỹ thuật: phần 2

nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn sách giới thiệu tới người đọc các kiến thức: lý thuyết cơ bản về mòn, bôi trơn trong kỹ thuật, một vài biện pháp công nghệ bề mặt nhằm giảm ma sát và mòn. mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ma sát, mòn và bôi trơn trong kỹ thuật: phần 2Chương 3LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ MÒN1. KHÁI NIỆM CHUNG1.1. Khái niệmMòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt hay quá trình tách vật liệu từ mộthoặc cả hai bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đốivới nhau.Nói chung, mòn xảy ra do sự tương tác của các nhấp nhô bề mặt.Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặttiếp xúc bị biến dạng do ứng suất ở đỉnh các nhấp nhô vượt quá giới hạnchảy, nhưng chỉ một phần rất nhỏ hoặc không một chút vật liệu nào bịtách ra. Sau đó vật liệu bị tách ra từ một bề mặt dính sang bề mặt đối tiếphoặc hoặc tách ra thành những hạt mòn rời. Trong trường hợp vật liệu chỉdính từ bề mặt này sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mòn ở vùngtiếp xúc chung bằng không mặc dù một bề mặt vẫn bị mòn. Định nghĩamòn nói chung dựa trên sự mất mát của vật liệu, tuy nhiên sự phá huỷcủa vật liệu do biến dạng mà không kèm theo sự thay đổi về khối lượnghoặc thể tích của vật thể cũng được coi là mòn.Giống như ma sát, mòn không phải là tính chất của một vật liệu màlà sự phản ứng của một hệ thống. Các điều kiện vận hành sẽ ảnh hưởngtrực tiếp tới mòn ở bề mặt tiếp xúc chung. Mòn có quan hệ với ma sát tuynhiên không phải cứ ma sát lớn là gây ra mòn với tốc độ cao. Ví dụ cáccặp bề mặt tiếp xúc sử dụng chất bôi trơn rắn và chất dẻo cho ma sáttương đối thấp nhưng mòn lại tương đối cao, trái lại ceramics cho ma sáttrung bình nhưng mòn lại rất thấp. Thường hệ số ma sát trượt của đa sốcặp vật liệu thay đổi trong phạm vi từ 0,1 đến 1, nhưng tốc độ mòn có thểthay đổi trong phạm vi rất lớn. Điều này được giải thích là do mòn liênquan đến nhiều hiện tượng đa dạng kết hợp với nhau theo cơ chế khôngthể dự đoán trước được và thay đổi trong phạm vi rất rộng.Mòn có thể có hại hoặc có ích. Mòn của đầu bút chì, khi mài, đánhbóng, và nạo là các ví dụ về mòn có lợi. Mòn là điều không mong muốn91trong các bộ phận và chi tiết như ổ, phớt, bánh răng và cam. Chi tiết cóthể phải thay thế khi bị mòn một lượng rất nhỏ hoặc nếu như bề mặt bịquá ráp. Trong các hệ được thiết kế tốt về ma sát, mòn và bôi trơn, quátrình mòn xảy ra rất chậm nhưng ổn định và liên tục. Tuy nhiên sự sinhra và tuần hoàn của các hạt mòn có thể gây ra phá huỷ bề mặt trên các bềmặt tiếp xúc chung. Khi các mòn hạt có kích thước lớn hơn khe hở tiếpxúc có thể gây ra phá hỏng bề mặt gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khảnăng làm việc của đôi ma sát hơn là lượng mòn thực tế.1.2. Phân loại mònMòn xảy ra do các tương tác cơ, điện, hoá và nói chung chịu xúc táccủa nhiệt ma sát. Do tương tác cơ học các vết nứt có thể xuất hiện dohiện tượng bẻ gãy các liên kết phân tử trong chất dẻo, sự trượt trong kimloại, sự phá vỡ biên giới hạt trong ceramics hoặc sự phá huỷ bề mặt củacomposite hoặc vật liệu nhiều pha. Các vết nứt này sẽ phát triển và tạo racác hạt mòn.Mòn bao gồm sáu hiện tượng chính tương đối khác nhau và có chungmột kết quả là sự tách vật liệu từ các bề mặt trượt đó là: dính (adhesive),cào xước (abrasive), mỏi bề mặt (fatigue), va chạm, hoá, ăn mòn và điện.Các dạng mòn khác thường gặp như fretting hay ăn mòn fretting là sự kếthợp của các dạng mòn dính, hạt cứng và va chạm. Theo thống kê, khoảnghai phần ba mòn xảy ra trong công nghiệp là do cơ chế dính vật và càoxước. Trừ mòn do mỏi, mòn do các cơ chế khác là một hiện tượng xảy raliên tục.Trước khi lựa chọn vật liệu hoặc các phương pháp xử lý vật liệu đểtăng khả năng chống mòn của chi tiết máy, cần phải hiểu được các quátrình mòn đang hoặc có thể xảy ra bằng cách phân tích bề mặt các chi tiếtmòn kết hợp với kiến thức về chế độ tương tác bề mặt hoặc các tính chấtbề mặt. Trong thực tế mòn xảy ra do một hoặc nhiều cơ chế. Trong nhiềutrường hợp mòn sinh ra do một cơ chế nhưng có thể phát triển do sự kếthợp với các cơ chế khác làm phức tạp hoá sự phân tích hỏng do mòn.Phân tích bề mặt các chi tiết bị hỏng do mòn chỉ xác định được các cơchế mòn xảy ra ở giai đoạn cuối mà thôi. Kính hiển vi và rất nhiều kỹthuật phân tích bề mặt được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu về phân92tích bề mặt. Trong phần này chúng ta sẽ nghiên cứu các cơ chế mòn khácnhau, các dạng hạt mòn cũng như các dữ liệu tiêu biểu về mòn vật liệu.2. CÁC CƠ CHẾ MÒN CƠ BẢN2.1. Mòn do dính2.1.1. Khái niệmHình 3-1 : Sơ do mô tả hai khả năng cắt tại tiếp xúc đỉnh nhấp nhô theobề mặt tiếp xúc chung (giữa CT 1&2) hoặc lấn vào một trong hai bề mặt(chi tiết 2).93Mòn do dính xảy ra khi hai bề mặt rắn, phẳng trượt so với nhau.Dính xảy ra tại chỗ tiếp xúc ở đỉnh các nhấp nhô dưới tác dụng của tảitrọng pháp tuyến, khi sự trượt xảy ra vật liệu ở vùng này bị trượt (biếndạng dẻo) dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tạo thành các mảnh mòn rời.Một số mảnh mòn còn được sinh ra theo cơ chế mòn do mỏi ở đỉnh cácnhấp nhô.Một số giả thuyết được đưa ra để giải thích cơ chế tách một mảnh vậtliệu do dính. Theo giả thuyết đầu tiên về mòn do trượt, sự cắt có thể xảyra ở bề mặt tiếp xúc chun ...