ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм смазывания из "Твёрдые смазочные материалы и антифрикционные покрытия" Стремительно движущиеся элементарные частицы могут вести себя подобно снарядам и выбивать атомы с нх мест щ кристаллической решетке. Бомбардировка графита быстрыми нейтронами приводит к смещению атомов углерода из их нормального положения в решетке. Это явление называют эффектом Вигнера . При такой бомбардировке в кристаллической решетке вследствие смещения атомов появляются свободные л еста. [c.75] В результате увеличивается электрическое сопротивление, прочность на разрыв п объем кристалла, а теплопроводность уменьшается. Бейкон и Уоррен [47] при помощи рентгеноструктурного анализа наблюдали, что даже при небольшой дозе нейтронного излучения межилоскостные расстояния в кристаллической решетке графита возрастают. [c.75] Исследования материалов в ядерном реакторе (Хэнфорд, США) показали, что при температуре 25 °С и дозе, равной 20x10 ° нейтрон/см кристаллическая решетка графита заметно деформируется в направлении со- Деформация в направлении о менее значительна и имеет противоположное направление. Считали, что расстояния Сц возрастают вследствие перемещения атомов углерода в новое положение в решетке при этом углеродные плоскости растягиваются настолько, что вытесненные атомы могут располагаться в промежутках между ними. Эффект, вызываемый нейтронным облучением, зависит от температуры. При повышении температуры от 30 до 150 °С изменения большинства физических свойств графита, вызываемые радиацией, уменьшаются в 10 раз. [c.75] Коттрелл установил, что после нескольких минут облучения (доза Ю нейтрон/см ) величина коэффициента внутреннего трения графита уменьшается на один порядок. Позднее Бейкон и Уоррен [47] изучали изменения расстояния Со, которые наблюдаются в процессе облучения графита при комнатной температуре. Эти исследователи применяли меньшие дозы излучения, чем Вудс [48], и зафиксировали соответственно меньшие изменения в расстоянии Со. Из приведенных исследований был сделан вывод, что при обычных условиях работы реактора кристаллографические изменения в искусственном графите будут нез 1ачительными. [c.75] Существует много теорий, объясняющих механизм смазывающего действия графита эти теории можно разделить па две основные группы. [c.76] Некоторое время спустя Дженкинс и Холм [53], пользуясь методом электронной дифракции, показали, что при трении кристаллы графита ориентируются вдоль основных плоскостей спайности, открытых Брэггом. [c.77] Имеются теории, относящиеся к первой группе, которые ос,-нованы на предположении, что графит обладает смазывающими свойствами, главным образом благодаря своей анизотропной структуре. [c.77] Чтобы понять значение этих результатов, необходимо проследить путь частицы графита, которая отделилась от щетки, трущейся о медный диск. Если в графите щетки нельзя обнаружить четкую ориентацию, то эта отдельная частица почти обязательно будет представлять собой конгломерат кристаллитов. связанных друг с другом различными способами. Вначале конгломерат разрушится на четко выраженные кристаллиты, длинная ось которых ориентируется в направлении движения. Затем произойдет их налипание и закрепление на поверхности медного диска. Надежность удержания графита на поверхности и обеспечение необходимой смазки зависят от ряда факторов. Во-первых, при разрушении конгломератов обнажатся кромки кристаллита, имеющие свободную валентность, что будет способствовать непрерывному видоизменению неправильных конгломератов. Последние могут действовать как абразивные продукты износа, поскольку они многократно разрушают ориентированную пленку, которая образуется на поверхности медного диска. Во-вторых, смазка может быть обеспечена лишь в том случае, если сила адгезии графита к металлу превышает напряжение сдвига или адгезию между слоями графита. И, наконец, существует еще неизученное действие выступающих из щетки торцовых кромок кристаллитов графита, которые могут разрушать слой графита на медной поверхности. [c.78] Для создания условий, благоприятствующих скольжению, необходимо а) ослабить связь в графитном слое настолько, чтобы сдвиг в нем происходил раньше, чем нарушится связь между поверхностью металла и графитом б) уменьшить адгезию между плоскостями графита, скользящими друг относительно друга. [c.80] Молекулы посторонних веществ, адсорбируясь на кромках частиц износа, в свою очередь предотвращают повышенный абразивный износ. Отсюда видно, что присутствие конденсирующихся паров при смазывании поверхности графитом необходимо. В некоторых случаях, однако, достаточно лишь присутствия кислорода. При повышении прочности связи между графитом и поверхностью металла потребность в конденсирующихся парах или газах отпадает. Этот путь будет вкратце рассмотрен ниже. [c.80] Результаты опытов, проведенных другими исследователями,, показали, что нри смешении порошка графита с мягкими окисями металлов (например, окисью кадмия), которые сами по себе не являются хорошими смазочными материалами, коэффициент трения остается низким при температурах выше 100 °С (по крайней мере до 500 °С). В этом случае порошок окиси металла не может уменьшить поверхностную энергию графита,, так как он не адсорбируется на графите и не связан с ним адгезионно. Скорее всего к стальной поверхности прилипает сравнительно толстый слой окиси кадмия. Будучи сравнительно мягким, этот слой служит своеобразной подушкой, в которую вдавливается и прочно там удерживается графит. [c.82] Приведенный пример является доказательством того, что при хорошем сцеплении с металлом графит обеспечивает необходимую смазку даже в отсутствии адсорбированной пленк конденсирующихся газов. Если же это сцепление слабо, то сопротивление сдвигу графита нужно уменьшить путем адсорбции газов настолько, чтобы оно стало слабее связи на границе графит— металл. [c.82] На основании рассмотренных примеров можно сделать предварительный вывод о том, что для эффективного смазывания графитом целесообразно, чтобы силы, действующие между слоями графита, будь то силы адгезии уже отделившихся слоев или силы, необходимые для сдвига новых слоев графита, были достаточно велики, но не превышали силу связи между графитом и металлом. [c.82] Еще одним важным фактором является адсорбция атмосферного кислорода на частицах износа, что препятствует образованию абразивных конгломератов этих частиц. Такие условия при трении металлических поверхностей можно успешно поддерживать до довольно высоких температур путе1И применения пленкообразователей, связующим в которых служат смолы и мягкие окиси металлов. Можно также применять стабильные коллоидные дисперсии, содержащие связующее вещество. Для смазки при комнатной температуре и нормальной влажности, а возможно и при высоких температурах (если поверхность металла хорошо отшлифована), по всей вероятности достаточно применять обычный порошкообразный немодифицированный графит. [c.82] А — до начала движения Ь — после сдвига поверхностей. [c.83] Термин кубики графита здесь использован специально, чтобы не допустить их отождествления с частицами реального графита. Кубики графита представляют собой конгломераты кристаллитов, которые при размельчении превращаются в частицы двух типов (рис. 34). Маленькие частицы обламываются и в точках с наиболее высокой поверхностной энергией (или там, где открылись новые поверхности) вновь стремятся объединиться в конгломераты. Период приработки поверхностей скольжения и размельчения кубиков графита на более ориентированные группы кристаллитов очень важен, так как в это время частицы графита могут вдавливаться в поверхности, подвергающиеся пластической деформации (рис. 35) и образовывать своеобразный модифицированный слой. Очевидно, что величина предела текучести металла имеет при этом важное значение. Гудман и Дикон [60] указывают, что тальк (твердость 2 — 3 балла по Моосу) предотвращает износ золота, но не препятствует износу металла твердостью 4,3 по Моосу. Они предполагают, что тальк может проникать в мягкий и не может проникать в более твердый металл. [c.84] Модифицированный поверхностный слой состоит из металла и кристаллитов графита, основные оси которых расположены параллельно трущимся поверхностям. Ориентированные кристаллиты графита, вдавленные во вновь образованную поверхность (рис. Зб), могут сами играть роль поверхностных смазочных пленок. Подвергаясь сдвигу вдоль своих основных кристаллографических поверхностей, они уменьшают скорость износа. [c.84] Хикмэн [57] получил интересные данные о изменении формы кристаллитов графита во время измельчения. Он сравнивал содержание кислорода в измельченных образцах графита с площадью их поверхности. Было установлено, что кристаллиты ис-.ходного графита имеют коэффициент формы, равный 12, т. е. длина кристалла была в 12 раз больше его толщины плоскости решетки располагались параллельно большим поверхностям. Во время дробления кристаллиты становятся все более симметричными до тех пор, пока коэффициент формы не станет равен. 1,5. Как уже указывалось выше, в процессе деформирования кристаллы графита сравнительно легко поддаются сдвигу в направлении, параллельном основным слоям. При сдвиге в поперечном направлении химические связи в кристалле разрушаются. [c.86] Если считать, что послойный сдвиг — единственный процесс, протекающий при смазке, то должно прийти время, когда кристалл станет настолько тонким, что дальнейший сдвиг будет невозможен, так как от него останется лишь одна кристалличе- Ская плоскость. В этом случае смазывание твердыми материалами было бы очень непродолжительным. Поскольку это не так, то должен протекать еще какой-то дополнительный процесс. [c.86] Вернуться к основной статье