- Giai đoạn 1: Giai đoạn rà trơn mỏy Là giai đoạn đầu, cỏc chi tiết hao mũn
b. Ảnh hƣởng của điều kiện vận hành
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 2.18 Bản đồ vựng mũn của đầu thộp trượt khụ trờn đĩa thộp (pin on disk)
trong khụng khớ ở nhiệt độ trong phũng.
Bản đồ mũn loại trừ ảnh hưởng của mụi trường đến cỏc cơ chế mũn. Khụng cú một cơ chế mũn đơn nào xảy ra trong một dải rộng cỏc điều kiện vận hành, thực tế luụn tồn tại một vài cơ chế mũn mà vai trũ của chỳng đối với mũn thay đổi khi điều kiện vận hành thay đổi. Sự chuyển tiếp của cỏc cơ chế mũn chớnh gõy nờn sự thay đổi về tốc độ mũn, điều này thường xảy ra khi tải trọng và tốc độ trượt thay đổi. Trong một vài trường hợp sự thay đổi xảy ra theo hàm số của thời gian. Sự thống trị của cỏc cơ chế mũn tuỳ theo sức bền cơ học và mức độ dớnh ở chỗ tiếp xỳc. Tăng tải trọng phỏp tuyến dẫn đến sự phỏ huỷ cơ học bề mặt do ứng suất tiếp xỳc cao. Tăng tải trọng phỏp tuyến và vận tốc trượt dẫn đến tăng nhiệt độ trờn cỏc lớp bề mặt là nguyờn nhõn tạo thành cỏc lớp màng húa học bề mặt (chủ yếu là màng ụxy hoỏ) đồng thời giảm sức bền cơ học và đụi khi thay đổi cả cấu trỳc tế vi bề mặt. Trong điều kiện tớch PV lớn, cú thể xảy ra hiện tượng chảy cục bộ vựng gần bề mặt.
Cỏc vựng mũn cơ học (biến dạng dẻo là chủ yếu) và hoỏ học (ụxy hoỏ) cho cỏc cặp vật liệu trượt vẽ trờn một bản đồ mũn đơn (chế độ mũn hay cơ chế mũn)
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
theo ỏp suất và vận tốc trượt đặc trưng. Áp suất đặc trưng là tỷ số giữa ỏp suất danh nghĩa và độ cứng bề mặt (p/H) và vận tốc trượt đặc trưng là tỷ số giữa vận tốc trượt trờn vận tốc của dũng nhiệt (là bỏn kớnh của diện tớch tiếp xỳc danh nghĩa trũn chia cho hệ số thấm nhiệt). Hỡnh 2.18 là bản đồ cỏc vựng mũn của thộp trượt trờn thộp trong khụng khớ trờn thiết bị pin-on-disk. Bản đồ này chia thành cỏc vựng tương ứng với cỏc chế độ mũn khỏc nhau với cỏc biờn là ỏp suất tiếp xỳc và vận tốc trượt giới hạn. Bờn ngoài cỏc giới hạn này mũn do ụxy hoỏ sẽ chiếm ưu thế ngang với mũn cơ học ở vận tốc thấp. Từ bản đồ cú thể thấy mũn nhẹ và mũn khốc liệt là hai chế độ mũn chớnh. Mũn nhẹ tạo nờn bề mặt mũn nhẵn cũn mũn khốc liệt tạo nờn bề mặt rỏp với cỏc vết xộ sõu và tốc đụ mũn cao. Cỏc vựng chuyển tiếp giữa mũn nhẹ và khốc liệt nằm trong một khoảng rộng phụ thuộc vào điều kiện vận hành đú là tải trọng - vận tốc và đụi khi khoảng cỏch trượt. [4]
Mũn nhẹ xảy ra do tiếp xỳc trực tiếp kim loại – kim loại ở đỉnh cỏc nhấp nhụ giảm tới tối thiểu bởi sự hỡnh thành lớp màng ụxy hoỏ do nhiệt ma sỏt. Mũn nhẹ xảy ra dưới bốn bộ điều kiện phõn biệt sau đõy.
- Áp suất tiếp xỳc và vận tốc tượt thấp, một lớp màng ụxy hoỏ cú chiều dày khoảng vài nanụ một hỡnh thành ngăn tớờp xỳc kim loại trực tiếp và khụng bị phỏ vỡ do tải trọng nhẹ.
- Vận tốc trượt cao hơn, một lớp màng ụxy hoỏ dày hơn và dũn hơn liờn tục tạo ra do nhiệt độ cao. Quỏ trỡnh ụxy hoỏ liờn tục replenishes lớp màng ụxuýt.
- Tải trọng cao hơn, một lớp bề mặt cứng (mactensit) được tạo thành trờn bề mặt thộp cacbon do nhiệt ma sỏt cục bộ ở đỉnh cỏc nhấp nhụ và hiện tượng tụi xảy ra khi nhiệt tản vào bề mặt. Nhiệt độ bề mặt càng cao cũng tạo ra một lớp màng ụxy hoỏ dày hơn được đỡ bởi lớp cứng bề mặt.
- Tốc độ trượt cao hơn, nhiệt độ bề mặt tiếp xỳc tăng lờn tạo nờn cỏc lớp màng dày. Cỏc lớp màng ụxy húa cú tỏc dụng giảm dũng điện từ bề mặt vào nền là nguyờn nhõn làm cho hiện tượng ụxy hoỏ trở nờn khốc liệt.
Mũn khốc liệt xảy ra trong điều kiện tiếp xỳc trực tiếp kim loại – kim loại xảy ra. Mũn khốc liệt xảy ra dưới ba bộ điều kiện phõn biệt.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Áp suất tiếp xỳc lớn và vận tốc trượt nhỏ, ỏp suất lớn đủ phỏ vỡ lớp màng mỏng ụxuýt dẫn đến tiếp xỳc trực tiếp kim loại – kim loại ở đỉnh cỏc nhấp nhụ.
- Áp suất tiếp xỳc và vận tốc trượt trung bỡnh, tải trọng lỳc này đủ lớn để phỏ vỡ cỏc lớp màng ụxy hoỏ dày hơn nhưng dũn được sinh ra.
- Cả ỏp suất tiếp xỳc và vận tốc trượt đều cao, cỏc điều kiện trượt khốc liệt tới mức mà nhiệt độ cục bộ đạt tới nhiệt độ núng chảy của thộp tạo thành một lớp màng lỏng ở chỗ tiếp xỳc dẫn đến mũn khốc liệt. [4]
1.2.2 Ma sỏt và mũn chất dẻo 1.2.2.1. Ma sỏt của chất dẻo 1.2.2.1. Ma sỏt của chất dẻo
Theo King và Tabor đối với phần lớn cỏc chất dẻo, sự ma sỏt giữ chất dẻo và đầu trượt thộp cú thể dự đoỏn bằng lý thuyết ma sỏt đơn giản của Bowden và Tabur. lực ma sỏt bằng tớch của ứng suất trượt của chất dẻo với diện tớch tiếp xỳc thực. Chất dẻo là loại vật liệu đàn hồi nhớt và vỡ thế sự biến dạng của nú phụ thuộc vào tốc độ biến dạng. Hệ số ma sỏt của chất dẻo cú thể thay đổi trong phạm vị rất rộng theo cỏc thụng số như tốc độ trượt và độ nhỏm bề mặt. Hệ số ma sỏt của phần lớn chất dẻo với kim loại hoặc với chất dẻo núi chung trong phạm vi 0,2 – 0,4. Riờng PTFE trượt trờn nú hệ số ma sỏt cú thể thấp đến 0,05.[4]
1.2.2.2 Mũn vọ̃t liợ̀u dẻo
Cú thể thấy hệ số ma sỏt của chất dẻo khụng thấp lắm nhưng chỳng mũn với tốc độ thấp và cú thể dự đoỏn được. Điều này giỳp cho việc lựa chọn vật liệu ổ với mức độ chớnh xỏc nào đú để tuổi thọ trong cỏc điều kiện cho trước về tải trọng và vận tốc. Tốc độ mũn của chất dẻo phụ thuộc vào tải trọng và vận tốc hay yếu tố P-V
Yếu tố P –V
Việc tỡm ra vai trũ của yếu tố P –V dựa trờn giả thuyết rằng tốc độ mũn tỷ lệ thuận với tục độ tiờu thụ năng lượng trờn bề mặt trượt. [4]
1.2.3. Cỏc yếu tố ảnh hƣởng tới mũn
Thực chất cú nhiều yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ mũn của cỏc bề mặt trượt. Tuy ảnh hưởng của cỏc yếu tố này được phõn chia theo nhiều đề mục nhỏ nhưng thực chất chỳng cú mối quan hệ với nhau và rất khú tỏch cỏc yếu tố riờng biệt. Vớ dụ nhiệt độ cao sinh ra ở bề mặt tiếp xỳc do tải trọng và tốc độ trượt lớn. Nhiệt độ này
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
ảnh hưởng trực tiếp đến sự hỡnh thành lớp màng bề mặt và cú thể tạo sự thay đổi về cấu trỳc tế vi và độ cứng bề mặt.
1.2.3.1. Ảnh hƣởng của cỏc lớp màng bề mặt
Cả ma sỏt và mũn đều là những hiện tượng sảy ra chủ yếu trờn bề mặt. Sự tồn tại của cỏc lớp màng (films) cú ảnh hưởng quyết định dến ma sỏt và mũn.