- Giai đoạn 1: Giai đoạn rà trơn mỏy Là giai đoạn đầu, cỏc chi tiết hao mũn rất nhanh, vỡ cỏc bề mặt làm việc cú những chỗ gồ ghề của vết dao cắt gọt, tiếp xỳc
1.2.2.1.Mũn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo 1 Cơ chế mũn
1.2.2.1.1. Cơ chế mũn
Vật liệu tỏch khỏi bề mặt thụng qua biến dạng dẻo trong quỏ trỡnh mũn do cào xước cú thể xảy ra theo vài chế độ biến dạng bao gồm cày (plowing), dồn ộp vật liệu (wedge formation) và cắt.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cày là hiện tượng tạo rónh do hạt cứng trượt và gõy ra biến dạng dẻo của vật liệu mềm hơn. Trong quỏ trỡnh cày, vật liệu bị biến dạng bị dồn sang hai bờn của rónh mà khụng bị tỏch ra. Tuy nhiờn sau nhiều lần như thế phần vật liệu này cú thể bị tỏch ra bởi cơ chế mỏi chu kỳ thấp. Quỏ trỡnh cày cũng gõy nờn biến dạng dẻo của cỏc lớp dưới bề mặt và cú thể gúp phần vào sự hỡnh thành mầm cỏc vết nứt tế vi. Quỏ trỡnh chịu tải và bỏ tải tiếp theo (mỏi chu kỳ thấp và ứng suất cao) làm cỏc vết nứt tế vi song song với bề mặt phỏt triển, lan truyền, liờn kết với nhau tạo thành cỏc mảnh mũn mỏng. Trong trường hợp vật liệu rất mềm như indium và chỡ, khối lượng mũn sinh ra rất nhỏ và vật liệu bị biến dạng sẽ dịch chuyển sang hai bờn của rónh.
Sự hỡnh thành lượng vật liệu dồn ộp ở phớa trước của hạt cứng là một dạng mũn do cào xước. Một hạt cứng khi chà sỏt trờn bề mặt sẽ tạo nờn một rónh và một lượng vật liệu bị dồn ộp ở phớa trước của nú. Điều này thường xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xỳc chung đối với sức bền cắt trong lũng vật liệu cao (0,5-1). Khi này chỉ một phần vật liệu bị biến dạng sang hai bờn rónh cũn phần lớn sẽ dồn ộp về phớa trước của hạt cứng tạo nờn hiện tượng này.
Dạng cắt của mũn do cào xước xảy ra khi hạt cứng với gúc tiếp xỳc lớn di chuyển tạo nờn rónh và tỏch vật liệu ra khỏi rónh dưới dạng mảnh mũn cú dạng giống như phoi dõy hoặc vụn. Quỏ trỡnh này xảy ra chủ yếu là do cắt cũn lượng vật liệu bị biến dạng sang hai bờn rónh là rất nhỏ.
Challen và Oxley đó phõn tớch ba chế độ biến dạng phõn biệt trờn của mũn do cào xước sử dụng vựng đường trượt gõy ra bởi một nhấp nhụ bề mặt lý tưởng (chờm 2D). Theo phõn tớch này vật liệu giả thiết là tuyệt đối dẻo và cỏc đỉnh nhấp nhụ chỉ chịu biến dạng phẳng. Hỡnh 2.5(a) chỉ ra chế độ cày trong đú vật liệu bị dồn sang hai bờn của rónh tạo nờn bởi hạt cứng. Hỡnh 2.5(c) chỉ ra chế độ cắt, vật liệu phớa trước của hạt cứng bị cắt ra do bị biến dạng trong vựng biến dạng thứ nhất tạo thành phoi. Hỡnh 2.5(b) chỉ ra chế độ hỡnh thành vật liệu bị dồn ộp ở phớa trước hạt cứng. Sự dớnh xảy ra giữa mặt trước của hạt cứng và vật liệu bị đẩy dồn ra khỏi bề mặt. Một phần vật liệu này bị dồn sang hai bờn, phần cũn lại dớnh ở phớa trước hạt
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
cứng và cuối cựng bị tỏch ra giống như trường hợp cắt. Đối với kim loại dẻo, cỏc cơ chế cày, dồn ộp và cắt được quan sỏt trờn SEM trờn hỡnh 2.6.
Hỡnh 2.5. Sơ đồ vựng đường trượt của ba chế độ biến dạng của vật liệu rắn, tuyệt đối dẻo gõy ra bởi sự trượt của hỡnh nờm phẳng cứng từ phải qua trỏi (a) cày (b) sự
hỡnh thành vật liệu dồn ộp (c) cắt.
Hỡnh 2.6. Sơ đồ ba chế độ của mũn cào xước và profile tương ứng của mặt cắt ngang quan sỏt trờn SEM
(a) chế độ cắt của đầu thộp trượt trờn đĩa đồng (b) chế độ dồn ộp vật liệu của đầu thộp trờn đĩa thộp trắng (c) chế độ cày của đầu thộp trờn đĩa đồng
(a ) (b ) (c) (a) (b) (c)
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hokkirigawa và Kato đó nghiờn cứu lực liờn quan đến từng chế độ này. Cỏc yếu tố quyết định là gúc tiếp xỳc , mức độ chỡm sõu của hạt cứng và sức bền cắt của bề mặt tiếp xỳc chung chỉ ra trờn hỡnh 2.7. Mức độ chỡm sõu của hạt cứng là tỷ số giữa chiều sõu rónh và bỏn kớnh tiếp xỳc, sức bền cắt bề mặt là tỷ số giữa sức bền bề mặt và sức bền trong lũng vật thể. Trong trường hợp hạt cứng cú đầu nhọn sẽ tồn tại một gúc tiếp xỳc giới hạn chuyển từ cày và dồn ộp sang cắt. Gúc tiếp xỳc giới hạn này phụ thuộc vào vật liệu bị mũn. Mức độ chỡm sõu giới hạn từ cày và dồn ộp sang cắt sẽ tăng khi hệ số ma sỏt tăng
Hỡnh 2.7. Cỏc chế độ biến dạng quan sỏt khi trượt mũi cầu cứng trờn đồng , thộp cỏc bon trung bỡnh (45%) và thộp trắng ụcxtenit là hàm số của sức bền cắt trờn mặt
tiếp xỳc và độ chỡm sõu của mũi cầu.