- Giai đoạn 1: Giai đoạn rà trơn mỏy Là giai đoạn đầu, cỏc chi tiết hao mũn
1.2.4.1. Mũn do va chạm của hạt cứng (erosion)
* Khỏi niệm
Erosion là hiện tượng va chạm của cỏc hạt cứng. Đõy là một dạng của mũn cào xước do hạt cứng gõy ra nhưng cú đặc trưng riờng đú là ứng suất tiếp xỳc sinh ra do năng lượng động lực học của cỏc hạt khi va chạm vào bề mặt. Tốc độ của hạt, gúc va chạm kết hợp với kớch thước của cỏc hạt tạo nờn năng lượng va chạm của chỳng tỷ lệ với bỡnh phương vận tốc. Cỏc hạt mũn do va chạm tỏch ra khỏi bề mặt sau một số chu kỳ va chạm nhất định.
Tương tự như mũn do cào xước nguyờn nhõn của mũn do va chạm hạt cứng là biến dạng dẻo và nứt tỏch phụ thuộc vào vật liệu bị mũn và cỏc thụng số của quỏ trỡnh. Hỡnh 2.12. chỉ ra sự phụ thuộc của tốc độ mũn vào gúc va chạm, cú thể thấy tốc độ mũn của vật liệu dẻo và dũn là rất khỏc nhau bởi chỳng xảy ra theo cỏc cơ chế khỏc nhau (biến dạng dẻo và nứt tỏch). Hỡnh dạng của cỏc hạt cứng ảnh hưởng đến kiểu biến dạng dẻo xảy ra quanh vị trớ va chạm và cú quan hệ
Hình 2.12. Tốc độ mịn va chạm hạt
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
với lượng vật liệu bị đẩy ra. Trong trường hợp vật liệu dũn, mức độ và sự khốc liệt của vết nứt phụ thuộc vào độ sắc của cỏc hạt, cỏc hạt sắc gõy mũn mạnh hơn so với hạt cựn.
Đối với vật liệu dẻo, người ta đó quan sỏt được hai cơ chế mũn cơ bản do va chạm của hạt cứng đú là cắt (cutting erosion) và cày (ploughing erosion). Tuy nhiờn mức độ mũn gõy bởi hai cơ chế này cũng phụ thuộc vào gúc va chạm. ở chế độ cắt mũn xảy ra mạnh nhất theo phương grazing và chế độ cày theo phương vuụng gúc. Độ cứng bề mặt và tớnh dẻo là hai tớnh chất quan trọng nhất của vật liệu chống lại mũn do va chạm cắt và biến dạng dẻo của hạt cứng.
Mũn do va chạm của cỏc hạt cứng là một vấn đề quan tõm trong mỏy múc như sự va chạm của cỏc hạt cỏt vào cỏnh tua bin, cỏnh mỏy bay lờn thẳng, cỏnh quạt mỏy bay, chắn giú mỏy bay, đầu phun cỏt, tua bin than, tua bin thuỷ lực bơm ly tõm sử dụng bơm bựn than. Tuy nhiờn va chạm hạt cứng cũng cú nhiều ứng dụng cú lợi trong việc làm sạch cỏc bề mặt của chi tiết mỏy.
* Phƣơng trỡnh định lƣợng
Xem xột hiện tượng liờn quan đến biến dạng dẻo gõy ra bởi một hạt cứng va chạm vào một bề mặt mềm hơn với gúc va chạm bằng 90o. Giả thiết hạt cứng khụng bị biến dạng và biến dạng của bề mặt là tuyệt đối dẻo với độ cứng khụng đổi. Tại thời điểm t sau tiếp xỳc ban đầu, hạt cứng với khối lượng dm và vận tốc v sẽ đi vào bề mặt với chiều sõu là x và diện tớch mặt cắt ngang tương ứng là A(x) phụ thuộc vào hỡnh dạng của hạt cứng chỉ ra trờn hỡnh 2.13. Phương trỡnh vi phõn chuyển động
của hạt cú thể viết như sau: ( ) 22
dt x d dm x HA
Hỡnh 2.13. Sơ đồ mũn va chạm của một hạt cứng va chạm thẳng gúc vào một bề
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Nếu hạt cứng đạt tới vị trớ nghỉ ở độ sõu d sau khoảng thời gian to thỡ tổng cụng của lực cản bằng năng lượng động lực ban đầu của hạt
20 2 0 2 1 ) (x dx dmv HA d hay H dmv dv 2 2
Trong dv là thể tớch của vật liệu bị dồn đẩy khỏi vết va chạm. Nếu m là khối lượng hạt va chạm thỡ: H mv v 2 2
Vỡ khụng phải tất cả vật liệu bị dồn đẩy đều tạo thành hạt mũn nờn nếu k là hệ số tỷ lệ với lượng vật liệu bị dồn đẩy tạo thành hạt mũn thỡ.
H mv k v 2 2
Phương trỡnh mũn do va chạm của hạt cứng thường được viết dưới dạng tỷ số va chạm khụng thứ nguyờn E bằng khối lượng vật liệu bị tỏch ra chia cho khối lượng cỏc hạt cứng va chạm vào bề mặt. H v k E 2 2
Trong đú: là tỷ trọng của vật liệu bị mũn.
So sỏnh với phương trỡnh mũn do cào xước, thể tớch mũn do va chạm của hạt cứng cũng tỷ lệ nghịch với độ cứng H. Tải trọng phỏp tuyến được thay thế bằng mv2. Tuy nhiờn đõy chỉ là mụ hỡnh đơn giản vỡ trong mụ hỡnh khụng đề cập đến gúc va chạm, hỡnh dỏng và kớch thước của hạt cứng. Hệ số k biến thiờn từ 10-5
-10-1. Mũn do va chạm của hạt cứng do nứt tỏch vỡ dũn phụ thuộc vào độ dai va đập của vật liệu bị mũn do va chạm.