ТРЕНИЕ, ИЗНОС И СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ

Термины и определения

С момента возникновения Земли процессы трения и изнашивания всегда играли важнейшую роль. Например, механизм работы суставов у позвоночных или слой слизи у рыб есть не что иное, как идеальная, возникшая в процессе эволюции трибологическая система.

Термин «трибология» впервые появился в 1966 г. в Англии. Трибология — наука, раздел физики, занимающийся исследованием и описанием контактного взаимодействия твердых деформируемых тел при их относительном перемещении. Областью трибологических исследований являются процессы трения, изнашивания и смазки. В России основы науки о трении и изнашивании были заложены М. В. Ломоносовым. Согласно ГОСТ 27674—88 «Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения», термины, относящиеся к триботехнике стандартизованы.

Внешнее трение — это явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним, сопровождающееся диссипацией энергии.

Трение скольжения определяется, как трение движения двух твердых тел, при котором скорости тела в точках касания различны по величине и направлению (рис. 3.1).

Трение скольжения характеризуют коэффициентом трения, который определяется как отношение силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу. Детали могут иметь различную шероховатость поверхностей, зависящую от способов их изготовления (рис. 3.2).

В точках соприкосновения поверхностей молекулы притягиваются друг к другу. Но связь между ними рвется в процессе движения, и происходит колебание освободившихся от притяжения атомов.

Макроструктура стального образца после черновой токарной обработки

Рис. 3.1. Сила трения скольжения

Рис. 3.2. Макроструктура стального образца после черновой токарной обработки

Шероховатость поверхности, согласно ГОСТ 2789—73 «Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения», — это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.

Количественно шероховатость оценивают по шести параметрам (ГОСТ 2789—73) (рис. 3.3):

  • • высотные параметры — Ra, Rz, Rmax;
  • • шаговые параметры — S, Sm;
  • • параметр относительной опорной длины профиля — tp.
Параметры шероховатости

Рис 3.3. Параметры шероховатости

Вычисления параметров шероховатости Rz, Ra, tp приведены на рис. 3.4.

ГОСТ 2.309—73 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Обозначения шероховатости поверхностей» определяет правила нанесения обозначений шероховатости на чертежи применительно ко всем отраслям промышленности. На рис. 3.5 даны формы и размеры знаков для обозначения на чертежах шероховатости поверхности, а также класс шероховатости, достигаемой в процессе той или иной обработки.

Высота неровностей профиля по 10 точкам

Rz

где ypmi — высота i-ro наибольшего выступа профиля; yvmi — глубина i-й наибольшей впадины профиля

Среднее арифметическое отклонение профиля

Ra

где 1 — базовая длина; п — число выбранных точек профиля на базовой длине

Относительная опорная длина профиля

tp

Рис. 3.4. Вычисление параметров шероховатости Rz, Ra, tp из ГОСТ 2789—73

При механической обработке изделия на поверхности остаются следы обработки в виде рисок разной глубины. Направление рисок определяется направлением перемещения резца, шлифовального круга и обрабатываемой поверхности изделия (рис. 3.6).

Измерение шероховатости может выполняться на приборах контактного и бесконтактного действия. На рис. 3.7 показан прибор модели 130 производства ОАО «Завод ПРОТОН-МИЭТ». Профилометр зарегистрирован в Госреестре как средство измерения первой степени точности.

Таблица оценки шероховатости

Рис. 3.5. Таблица оценки шероховатости

Профилометр модели 130, ОАО «Завод ПРОТОН-МИЭТ»

Рис. 3.6. Образцы после обработки

Рис. 3.7. Профилометр модели 130, ОАО «Завод ПРОТОН-МИЭТ»

Профилометр измеряет 28 параметров шероховатости и 4 параметра волнистости наружных и внутренних (пазы, отверстия) поверхностей, сечение которых в плоскости измерения представляет как прямую, так и изогнутую по радиусу линию (шарики, валы и т. д.) с измерением этого радиуса.

Чувствительность индуктивного датчика профилометра модели 130 составляет 0,001 мкм (1 нм), что позволяет описывать рельеф неровностей высотой от 0,005 мкм (5 нм).

На рис. 3.8 и 3.9 показаны результаты измерения одного из торцов кольцевого образца из сплава ЭП718ИД на профилометре 130.

Исходный образец из сплава ЭП718ИД

Рис. 3.8. Исходный образец из сплава ЭП718ИД

Рис. 3.9. Результаты измерений кольцевого образца ЭП718ИД на профилометре модели 130

Состояние поверхности инструмента (штампа) в процессе обработки металлов давлением изменяется, шероховатость поверхности увеличивается, трение повышается. Состояние поверхности деформируемого металла также оказывает влияние на трение. Это приводит к анизотропии трения: оно получается разным в различных направлениях. Вдоль рисок трение на 20...50 % меньше, чем поперек рисок.

Различают три вида трения [5], которые показаны на рис. 3.10.

Виды трения

Рис. 3.10. Виды трения

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >