Ma sát và mòn

Trong lĩnh vực ma sát , mòn và bôi trơn (triboogy) cần thiết phải mở rộng định nghĩa đơn giản về bề mặt thường được quan niệm là một hình học phân cách hai môi trường
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ma sát và mònMa s¸t vµ mßn – phÇn 1 TS. Phan Quang ThÕ – Bé m«n C¬ së ThiÕt kÕ m¸y - Tr−êng §¹i häc Kü thuËt C«ng nghiÖp - §¹i häc TNPhÇn 1: Ma s¸tA. TÝnh chÊt líp bÒ mÆt vµ ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh1. B¶n chÊt cña c¸c bÒ mÆt kim lo¹i Trong lÜnh vùc ma s¸t, mßn v b«i tr¬n (tribology) cÇn thiÕt ph¶i më réng ®ÞnhnghÜa ®¬n gi¶n vÒ bÒ mÆt th−êng ®−îc quan niÖm l mét mÆt h×nh häc ph©n c¸ch haim«i tr−êng. BÒ mÆt ph¶i ®−îc ®¸nh gi¸ l mét vïng ph¸t triÓn vÒ phÝa ngo i cña vËtthÓ r¾n mang c¸c tÝnh chÊt c¬, lý quan träng ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn kh¶ n¨ng l mviÖc cña chi tiÕt m¸y. Líp bÒ mÆt cña kim lo¹i bao gåm c¸c ph©n líp cã tÝnh chÊt c¬lý ®Æc biÖt kh¸c h¼n víi vËt liÖu bªn trong.H×nh A-1: C¸c líp ®iÓn h×nh cña vïng líp bÒ mÆt.H×nh A-2: ChiÒu d y t−¬ng ®èi gi÷a c¸c líp bÒ mÆt. H×nh A-1 m« t¶ líp bÒ mÆt c¬ b¶n. Tõ vïng vËt liÖu nÒn l líp vËt liÖu bÞ biÕncøng, trªn nã l vïng vËt liÖu cã cÊu tróc v« ®Þnh h×nh hoÆc h¹t mÞn. Líp n y gäi llíp Bielby ®−îc t¹o nªn do sù ch¶y v biÕn d¹ng dÎo cña c¸c ph©n tö bÒ mÆt trongqu¸ tr×nh gia c«ng c¾t v sau ®ã bÞ t«i do nhiÖt c¾t v t¸c dông l m nguéi nhanh cñakhèi vËt liÖu bªn trong. CÊu tróc c¬ b¶n cña líp bÒ mÆt th−êng bÞ ho trén víi s¶nphÈm ph¶n øng ho¸ häc cña líp bÒ mÆt víi m«i tr−êng, v bÞ bao phñ bëi bôi v líphttp://www.ebook.edu.vn 1Ma s¸t vµ mßn – phÇn 1 TS. Phan Quang ThÕ – Bé m«n C¬ së ThiÕt kÕ m¸y - Tr−êng §¹i häc Kü thuËt C«ng nghiÖp - §¹i häc TNm ng ph©n tö hÊp thô tõ m«i tr−êng. Ngo i cïng cña líp bÒ mÆt l c¸c nguyªn tö khÝcã tÝnh chÊt kh¸c víi m«i tr−êng khÝ xung quanh. Mét ®iÒu quan träng h¬n l to n bécÊu tróc bÒ mÆt cßn ®−îc ®Æc tr−ng bëi tÝnh chÊt h×nh häc cña c¸c nhÊp nh« víi biªn®é v tÇn xuÊt xuÊt hiÖn kh¸c nhau. TÝnh chÊt h×nh häc v c¬ lý cña c¸c nhÊp nh« bÒmÆt ®Æc biÖt l ®Æc ®iÓm t«-p«-graphy cña chóng ®ãng vai rÊt trß quan träng trongc¸c nghiªn cøu vÒ ma s¸t, mßn v b«i tr¬n. ChiÒu d y cña c¸c líp bÒ mÆt thÓ hiÖn trªn h×nh A-2. Trôc tung biÓu diÔn thangchia log theo gi¸ trÞ t¨ng dÇn. Riªng chiÒu d y cña líp m ng «xy ho¸ cÇn ph¶i x¸c®Þnh thËn träng v× chóng bao gåm c¸c líp rÊt phøc t¹p. §Æc tr−ng h×nh häc cña bÒmÆt chØ ra trªn h×nh A-3 víi ®é sãng v nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt.H×nh A-3: C¸c th nh phÇn cña tr¹ng th¸i h×nh häc bÒ mÆt.2. §¸nh gi¸ ®Æc tr−ng h×nh häc bÒ mÆt ViÖc ®¸nh gi¸ c¸c ®Æc ®iÓm h×nh häc cña bÒ mÆt l rÊt quan träng trong viÖc gi¶iquyÕt c¸c vÊn ®Ò vÒ ma s¸t, mßn v b«i tr¬n. C¸c hiÖn t−îng tribology nh− ma s¸t vmßn phô thuéc v o ®Æc ®iÓm tiÕp xóc thùc gi÷a c¸c bÒ mÆt, b¶n chÊt c¸c tiÕp xócn y l¹i phô thuéc trùc tiÕp v o sù ph©n bè, kÝch th−íc v h×nh d¹ng cña c¸c nhÊp nh«bÒ mÆt. KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ ®Æc ®iÓm tiÕp xóc n y n y cung cÊp c¸c ph©n tÝch cã gi¸ trÞvÒ ®iÒu kiÖn tiÕp xóc ® n håi, dÎo trªn c¸c bÒ mÆt vËt liÖu còg nh− c¸c th«ng tin vÒkho¶ng c¸ch gi÷a c¸c nhÊp nh«. H¬n n÷a tõ c¸c kÕt qu¶ ®o c¸c th«ng sè ®Æc tr−ngcña bÒ mÆt cã thÓ x©y dùng ®−îc mèi quan hÖ vÒ c¶ ®Þnh tÝnh v ®Þnh l−îng liªnquan ®Õn ma s¸t v mßn trªn c¬ së sö dông c¸c lËp luËn lý thuyÕt v kÕt qu¶ thÝnghiÖm. C¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng h×nh häc cña bÒ mÆt baogåm: Quang häc nh− kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö, nhiÔu x¹ hay reflection microscopy ; C¬ khÝnh− mÆt c¾t nghiªng v m¸y ®o profile. Sö dông ph−¬ng ph¸p quang häc cã thÊy râh×nh ¶nh 3 chiÒu cña bÒ mÆt.3. Sù ph©n bè chiÒu cao cña c¸c nhÊp nh« bÒ mÆt §Æc tr−ng h×nh häc cña bÒ mÆt cã thÓ m« t¶ d−íi d¹ng h m ph©n bè chiÒu caocña chóng d−íi d¹ng: +∞ F (z ) = ∫ Ψ (z )dz −∞ (A-1) Trong ®ã z l chiÒu cao profile ®o tõ ®−êng trung b×nh v Ψ(z) l h m mËt ®é x¸csuÊt ph©n bè ®é cao nhÊp nh«. ViÖc x©y dùng c¸c ®−êng cong ph©n bè liªn quan®Õn viÖc ®o z1, z2 vv… trong kho¶ng l cô thÓ n o ®ã v x¸c ®Þnh sè c¸c nhÊp nh« cãcïng ®é cao (h×nh A-4). Thùc chÊt cña ®iÒu n y cã thÓ gi¶i thÝch l biÕn tÝn hiÖu t−¬ngtù liªn tôc cña profile th nh mét bé sè cã c¸c gi¸ trÞ ph©n biÖt ®o trªn kho¶ng l.§−êng cong ph©n bè l ®−êng cong tr¬n ®−îc vÏ qua c¸c bé gi¸ trÞ thùc nghiÖm. NhiÒu bÒ mÆt ®é cao cña c¸c nhÊp nh« bÒ mÆt cã khuynh h−íng tu©n theo ph©nhttp://www.ebook.edu.vn 2Ma s¸t vµ mßn – phÇn 1 TS. Phan Quang ThÕ – Bé m«n C¬ së ThiÕt kÕ m¸y - Tr−êng §¹i häc Kü thuËt C«ng nghiÖp - §¹i häc TNbè chuÈn, gauss. H×nh A-5 l ®−êng cong ph©n bè Gauss vÏ gÇn ®óng tõ ®å thÞ ph©nbè ®é cao cña c¸c nhÊp nh« trªn bÒ mÆt m i. §−êng cong ph©n bè Gauss hay h msè mËt ®é cña nã ®−îc x¸c ®Þnh theo: Ψ ( z ) = Ψo ( z )e − z / 2σ 2 2 (A-2) Trong ®ã:σ l sai lÖch chuÈn cña ph©n bè v σ2 l varia ...