ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние нормальной нагрузки (закон трения) из "Трение и износ полимеров" Необходимо сразу же сказать, что в области изучения закона трения твердых стеклообразных полимеров нет единого мнения относительно вида зависимости силы или коэффициента трения от нагрузки, нет и четких значений коэффициента трения. По нашему мнению, это связано с двумя обстоятельствами во-первых, с использованием различных методов исследования (режимы нагружения, скорости скольжения, внешние условия и т. п.) во-вторых, с сильным различием между исходными физико-механическими характеристиками у исследуемых полимеров. Возьмем в качестве примера хорошо исследованный фторопласт-4. Это материал, степень кристалличности которого колеблется в зависимости от технологии изготовления от 0,45 до 0,80 [29]. Принимая во внимание, что температура плавления этого материала равна 327° С, а температура стеклования аморфной части около —120° С, можно ясно видеть, в каком широком интервале могут меняться физические свойства в исходном состоянии. Фторопласт-4 имеет различные модификации кристаллической фазы [30]. Весьма важным его свойством является холодное течение под действием постоянного напряжения. Широкий диапазон физико-механических свойств имеют и другие полимерные материалы (см. гл. 1). Вполне понятно, что без учета особенностей строения и физико-механических свойств полимеров трудно разобраться в конкретных закономерностях и природе трения. [c.68] Рассмотрим теперь основные экспериментальные результаты, полученные при исследовании закона трения твердых полимеров. Область исследуемых нагрузок условно можно разделить на три части малые удельные нагрузки — до 10—20 кГ/см , средние — от 20 до 200 кПсм и большие — от 200 кПсм и выше. Наиболее распространенным способом исследования, особенно за рубежом, является метод индентор—плоскость [1—14]. [c.68] Ряд авторов [1—3, 10, 11, 13, 31, 32] установили, что коэффициент трения пластиков не зависит от нагрузки. [c.68] Коэффициент трения твердых полимеров зависит от природы твердой поверхности. На рис. 3.13 представлены результаты определения трения покоя полимеров по четырем твердым подложкам [37]. Наибольший коэффициент трения наблюдается при трении полимер—полимер (р = 0,41). Это обусловлено большей площадью фактического контакта, развивающейся благодаря реологическим процессам на границе раздела. Изменение коэффициента трения указывает на то, что адгезионной составляющей силы трения в общем случае пренебрегать нельзя. [c.69] В работе [22] Дерягин и Топоров исследовали силу трения нескольких полимеров в области больших давлений. Испытанию подвергались образцы полимерных пленок толщиной 40—70 мкм. [c.70] К сожалению, авторы работы [22] не отмечают, происходит ли при увеличении давления изменение модуля упругости или толщины пленки. Согласно данным рис. 3.15, для фторопласта-4 ц = 0,02, а для полиамида р, = 0,6. [c.71] Несомненно, что в условиях выбранного метода исследования площадь контакта практически не меняется. [c.71] Нами было проведено изучение внешнего трения фторопласта-4 по стали методом объемного сжатия (см. гл. 7). [c.71] На рис. 3.16 приведены результаты исследования зависимости удельной силы трения от давления. Как видно из рисунка, примерно до 400 кПсм сила трения нелинейно зависит от давления. Сравнение с зависимостью площади фактического контакта фторопласта-4 от давления (рис. 3.9) позволяет считать, что увеличение силы трения с ростом давления примерно до 250 кПсм объясняется увеличением площади фактического контакта. Расхождение значений давления может быть объяснено как различными режимами нагружения, так и завышением области насыщения площади контакта по данны.м оптического метода исследования. [c.71] Когда 5 = onst, сила трения непосредственно зависит от давления. При этом линейная зависимость F (N), или постоянство коэффициента трения в области больших давлений, может быть объяснено как наличием молекулярной шероховатости (Дерягин), так и непосредственным влиянием давления на силы межмолекулярного взаимодействия (Бартенев). [c.72] Между формулами Дерягина и Бартенева суш,ествует, однако, принципиальная разница. Согласно Дерягину, первое слагаемое, связанное с силами прилипания, является малой величиной, в то время как по Бартеневу малым является второе слагаемое, связанное с непосредственным влиянием давления на силу трения. Когда при значительных величинах адгезии изменением площади фактического контакта с ростом давления пренебречь нельзя, предпочтительнее пользоваться формулой (3.9). [c.72] К сожалению, в настоящее время ни формула Дерягина, ни уравнение (3.10) не позволяют рассчитать силу трения, так как неизвестны константы, входящие в эти уравнения. Дальнейшее развитие теории трения должно способствовать решению этого вопроса. [c.72] Вернуться к основной статье