Ma sát và mòn - Phần 1

Tính chất lớp bề mặt và phương pháp xác định 1. Bản chất của các bề mặt kim loại Trong lĩnh vực ma sát, mòn v bôi trơn (tribology) cần thiết phải mở rộng định nghĩa đơn giản về bề mặt thường được quan niệm l một mặt hình học phân cách hai môi trường. Bề mặt phải được đánh giá l một vùng phát triển về phía ngo i của vật thể rắn mang các tính chất cơ, lý quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng l m việc của chi tiết máy. Lớp bề mặt của...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ma sát và mòn - Phần 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 TN Ma s¸tPhÇn 1:A. 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 líp 1http://www.ebook.edu.vnMa 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: +∞ ∫ Ψ (z )dz F (z ) = (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©n 2http://www.ebook.edu.vnMa 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 ...