nghiêng cứu thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ Diezen D12, chương 6 pps

- 1 - Chương 6: Tróc loại I và tróc loại II Việc nghiên cứu hiện tượng tróc và bản chất của chúng được trình bày trong các công trình c ủa V. Đ.Kuznexôv, A.P.Xêmênôv, X.B. A inbinđev, R. Railêkôt, T.M.Parkx, và nhiều tác giả khác. Phân tích các công trình nghiên c ứu về bản chất quá trình tróc cho th ấy rằng, tất cả các thuyết hiện có về cơ chế của sự tróc điều chưa xét đến cấu trúc thực tế bên trong của vật thể kết tinh. Các thành tựu xuất sắc của vật lý chất rắn (việc thành lập cơ chế căn bản của các hiện tượng biến dạng và phá hoại trên cơ sở lý thuyết biến vị) và của hoá học - 2 - các hiện tượng bề mặt, việc hoàn thiện các phương pháp và ph ương tiện thực nghiệm cho phép ta quan sát được sự chuyển hoá và s ự phá hoại của các đối tượng siêu tế vi, cũng như các kinh nghi ệm tốt của thực tiễn cho phép ta tiến tới việc giải quyết những v ấn đề cơ bản của ma sát va hao mòn. Người ta đã lý giải được hi ện tượng và cơ chế phá hoại và xây dựng được mô hình dạng hao mòn c ơ hoá không thể tráng khỏi về phương diện lý thuyết và cho phép trong th ực tế và xác lập giới hạn phạp vi tồn tại của nó. Nhóm th ứ nhất (nhóm cơ bản) của các dạng hư hỏng khi ma sát (tróc lo ại I, tróc loại II, quá trình Fretting, dạng mài mòn cơ hoá) do bi ến dạng dẻo và làm hoạt hoá kim loại ở các lớp bề mặt gây nên c ũng như trường hợp hao mòn ôxy hoá bình thường. Có th ể sự xuất hiện sự sai khác so với các hiện tượng bình th ường do: a) quá tải cơ học (sự không phù hợp giữa trị số và tính ch ất của tải với sức bền vật liệu của các bề mặt ma sát; b) quá tải nhiệt – tăng quá mức tốc độ dịch chuyển tương đối (sự không phù h ợp giữa nhiệt độ trong vùng tiếp xúc với các tính ổn định nhiệt của ch ất bôi trơn và vật liệu của cặp ma sát); c) sự biến đổi căn bản về thành phần và nồng độ của các hợp phần của môi trường trong vùng ti ếp xúc (sự có mặt của ôxy, các chất hợp tính bề mặt và hoạt tính hoá học v.v…). Nh ững quan niệm căn bản về cơ chế tróc, được trình bày trong các công trình v ới quan điểm của lý thuyết về tính không hoàn thiện của cấu trúc tính thể, tỏ ra rất phù hợp và cho phép ta xây dựng mô hình c ủa quá trình. Thực chất mô hình này là: để xảy ra tróc, cần phải dịch sát hai bề mặt thuần khiết của kim loại vào nhau, tới - 3 - khoảng cách tác dụng của các lực tương tác giữa các nguyên tử. Khi ấy, dưới tác dụng của tải bên ngoài, sẽ xuất hiện biến dạng dẻo ở những chổ tiếp xúc thực, xuất hiện các tâm kích hoạt với độ tập trung các chỗ trống và các nguyên tử biến vị tăng lên rất mạnh. Ở những vùng tâm kích hoạt vớ độ tập trung sai lệch mạng cao ( 10 18 ÷ 10 19 sai l ệch mạng/cm 3 với biến dạng 10%) tại đây sẽ xảy ra sự kích hoạt sẽ sảy ra sự khuếch tán vào nhau của các kim loại tiếp xúc nhau và t ạo thành các mối liên kết kim loại. Hệ số khuếch tán theo nhiệt độ và thời gian khuếch tán. - 4 - Nếu thời gian khuếch tán là T 1 (ứng với tốc độ dịch chuyển tương đối v 1 ) đủ để diễn biến quá trình khuếch tán tương hỗ giữa hai kim lo ại, thì tạo nên các “cầu khuếch tán” sự phá huỷ các cầu hàn này sẽ gây ra tróc loại I. Tróc loại I xuất hiện khi ma sát trượt với tốc độ nhỏ vượt quá gi ới hạn chảy tại chỗ tiếp xúc thực khi không có dầu bôi trơn và màng ôxýt b ảo vệ ngăn cách trong chân không (từ 10 5 mmHg trở đi) tróc loại I xuất hiện khi có ma sát lăn. Nếu thời gian không đủ tới T 2 < T 1 ( v 2 > v 1 ) thì ôxy sẽ khuếch tán sâu vào trong lòng kim loại, tại các tâm kích hoạt tạo ra các l ớp ôxýt gây hao mòn ôxy hoá. Với tốc độ lớn hơn nữa v 3 >v 2 , nhi ệt độ tăng, hệ số khuếch tán vào nhau của kim loại sẽ tăng và t ạo ra các “cầu hàn khuếch tán” khi cần hàn bị phá vỡ sẽ tạo ra tróc g ọi là tróc nhiệt hay tróc loại II. Tróc loại II xuất hiện khi ma sát khô hoặc khi có bôi trơn giới h ạn, nhưng áp suất vượt quá giới hạn màng dầu giới hạn: nhiệt độ vượt quá giới hạn giải hấp phụ của dầu. 1.2.3.3. Quá trình Fretting Quá trình Fretting được đặc trưng bởi sự có mặt của các chuy ển vị nhỏ (bắt đầu từ trị số vào khoảng lớn hơn khoảng cách gi ữa các nguyên tử), bởi đặc tính động của tải trọng, bởi sự ôxy hoá trong không khí làm t ạo ra các sản phẩm hao mòn kiểu ăn mòn r ất rỏ rệt. Sự tróc và sự ôxy hoá trong quá trình Fretting được tăng cường rất mạnh do đặc tính động của tải trọng, đặc tính này làm cho gradiên bi ến dạng và nhiệt độ tăng lên rất lớn tại chổ tiếp xúc trượt. Khi chịu tải chuyển tiếp tuyến đổi chiều, với chuyển - 5 - vị rất nhỏ thì không thể có điều kiện tạo dải và làm xuất hiện các m ạng thứ cấp. Có thể xảy ra sự cộng hưởng trong, tức là có sự tăng d ữ dội mật độ sai lệch mạng hoặc sự phát xạ electron ngoài ở khoảng tần số nào đó của tải động. Do vậy, hoạt tính hoá lý của các l ớp bề mặt cũng tăng dữ dội gây ra sự ôxy hoá động, tróc động hoặc tổ hợp cả hai hiện tượng ấy. Quá trình Fretting xuất hiện khi ma sát trượt với những chuyển độ ng tịch tiến khứ hồi có tác động của tải trọng động. Nó có thể xuất hiện khi ma sát khô và cả khi có bôi trơn. - 6 - 1.2.3.4. Sự phá huỷ do mỏi Đặc tính phá hoại bề mặt khi có ma sát lăn gắn liền với sự tồn tại hai trạng thái ứng suất - biến dạng. Trạng thái của các lớp vĩ mô có liên quan v ới những điều kiện tiếp xúc của vật lăn. Độ sâu và hình thái ứng suất và biến dạng được quyết định bởi tải ngoài, hình d ạng và kích thước của các vật thể tương tác nhau. Sự phá hoại của lớp này được đặc trưng bởi cơ chế mỏi. Hình dạng các khe nứt và các v ết lỏm được tạo thành khi phá huỷ mỏi ứng với sự phân bổ các ứng suất tiếp lớn nhất. Dưới tác động của tải động có chu kỳ, trên b ề mặt vật thể ma sát, lần đầu hình thành các dải trượt rộng, ổn định với mật độ khuyết tật tập trung lớn. Ở những chu kỳ tiếp theo, sẽ tái tạo dải trượt phát triển thành các vùng có độ bền giảm cực mạnh. Do đó, ở đây hình thành và phát triển vết nứt, gây bong tách kim lo ại. tuỳ theo áp suất, tốc độ, thành phần hoạt tính của môi trường và v ật liệu mà quá trình phá hoại bề mặt có thể xảy ra ở lớp bảo vệ thứ cấp thuộc dạng hao mòn cơ hoá như hao mòn ôxy hoá, hoặc có th ể xảy ra sự phá hoại lớp kim loại gốc như tróc loại I, tróc loại II. b ề mặt chịu mỏi với các vết nứt tế vi, rõ ràng dễ xuất hiện hiệu ứng Rebinder d ạng trong khi có chất hoạt tính bề mặt trong dầu mỡ bôi tr ơn và khi trong môi trường có ôxy. Cơ chế phá huỷ do mỏi được đặc trưng bởi sự biến dạng dẻo không đồng điều (biến dạng này phát tri ển mạnh nhất trên các đường trượt) bởi sự tăng dữ dội mật độ biến vị, bở sự xuất hiện các khuyết lỗ trống, chỗ rỗng, bọt dạng lăng trụ. Sự phát triển của quá trình phá huỷ do mỏi được đặc trưng bởi các giai đoạn sau đây: - 7 - - Biến dạng dẻo tương đối điều của lớp bề mặt kim loại - Xuất hiện các dải trựơt rộng, ổn định, với m ật độ tập khuyết tật của cấu trúc tinh thể. rtung khá cao các - Tái t ạo dải trượt phát triển nhanh thành các vùng có độ bền giảm. - Hình thành và phát tri ển vết nứt, gây bong tách kim loại. - 8 - . những v ấn đề cơ bản của ma sát va hao mòn. Người ta đã lý giải được hi ện tượng và cơ chế phá hoại và xây dựng được mô hình dạng hao mòn c ơ hoá không thể tráng khỏi về phương diện lý thuyết và cho phép. hợp tính bề mặt và hoạt tính hoá học v.v…). Nh ững quan niệm căn bản về cơ chế tróc, được trình bày trong các công trình v ới quan điểm của lý thuyết về tính không hoàn thiện của cấu trúc tính. với các tính ổn định nhiệt của ch ất bôi trơn và vật liệu của cặp ma sát); c) sự biến đổi căn bản về thành phần và nồng độ của các hợp phần của môi trường trong vùng ti ếp xúc (sự có mặt của ôxy,