ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Р а б о т а 9. Определение сопротивления резин истиранию при скольжении на машине МИ-2 (типа Грассели) из "Лабораторный практикум по технологии резины" Трение и износ являются важнейшими характеристиками резины, определяющими для многих видов изделий их эксплуатационную ценность. [c.74] Приближенность проявляется в том, что коэффициент л, фактически зависит от нагрузки Р и скорости скольжения. Для резин при контакте с твердыми телами увеличение Р приводит к уменьшению р, с возрастанием скорости скольжения .I изменяется по экстремальной кривой, положение максимума которой зависит от шероховатости поверхности. Чем больше шероховатость, тем более высоким значениям скоростей будет соответствовать максимум. Аналогично изменяется (X и с повышением температуры, причем положение максимума зависит от скорости скольжения (он сдвигается в область более высоких температур с повышением скорости). [c.74] К эластомерам применим принцип температурновременной суперпозиции. Это дает основание считать, что в достаточно широком интервале скоростей и температур трению присущ единый релаксационный механизм. [c.74] Разрушение поверхностного слоя резины при трении, возникающем при скольжении ее по поверхности контртела, называется истиранием или износом. Износ характеризуется обычно массовыми или объемными потерями материала при истирании, отнесенными к затраченному времени (интенсивность износа) или к затраченной работе удельная истираемость). Показатель износа данной резины и соотношение этих показателей для разных резин зависят прежде всего от условий испытания, т. е. от Р, Р VI р,. [c.75] Механизм истирания очень сложен и в реальных условиях эксплуатации изделий представляет собой комплекс разных механических и физико-химических процессов. Однако в зависимости от условиЙ1 спыта-ния (геометрия истирающей поверхности, скорость скольжения) и свойств материала процесс может быть упрощен. При этом можно выделить три вида износа, которые наблюдаются при истирании эластических материалов усталостный, абразивный и износ посредством скатывания . [c.75] Усталостный износ является основным видом износа при эксплуатации многих резиновых изделий. Вследствие неровностей в поверхностном слое резины в точках контакта возникают местные напряжения и деформации, которые из-за проскальзывания трущихся поверхностей носят многократный характер и вызывают усталостное разрушение резины. Поэтому важнейшей характеристикой резины, определяющей ее износостойкость при усталостном износе, является выносливость при многократных деформациях. Усталостный износ может быть воспроизведен, в частности, при скольжении резины по поверхности с тупыми выступами, например по металлической сетке. Этот вид износа исследован в наибольшей степени. [c.75] Износ посредством скатывания и абразивный являются наиболее интенсивными видами износа, возникающими в основном в результате механического повреждения и разрушения поверхности материала. [c.75] Износ посредством скатывания специфичен для высокоэластических материалов он возникает при трении резин об относительно гладкие поверхности контртела. При сильном трении о контртело на по-верхнс и резины вследствие местной деформации поверхностного слоя возникают выступы и складки. Если резина не обладает достаточной прочностью, то в зоне наибольшего растяжения появляются трещины, перпендикулярные направлению действия растягивающего усилия. Последующее разрастание трещин и раздирание резины в плоскости, параллельной ее поверхности, приводит к отрыванию слоя резины от поверхности и свертыванию его в скатку . При достаточно большом усилии образовавшаяся скатка отделяется от массы материала. Истирание посредством скатывания может происходить и на абразивных поверхностях при соответствующих температурах и степени наполнения резины. [c.76] В реальных условиях эксплуатации резиновых изделие трудно выделить в чистом виде какой-то определенный вид или механизм износа. В обычных условиях эксплуатации и при правильно подобранном составе резины преобладающим является наименее интенсивный износ—усталостный. Если же сила трения достаточно велика, то в зависимости от характера шероховатости поверхности контртела и свойств резины (прочностных и упругогистерезисных) будет наблюдаться преимущественно либо абразивный, либо износ посредством скатывания . В обоих случаях интенсивность износа резко возрастает. [c.76] Вследствие сложности процесса истирания вполне закономерны попытки увязать износостойкость резины с более простыми ее характеристиками (прочностью, модулем, стойкостью к старению, усталостной выносливостью). Это, в свою очередь, позволит решить вопрос о связи между износостойкостью и составом или структурой резины. [c.77] Для наиболее изученного усталостного износа, являющегося в то же время одним из самых важных видов износа эластомеров, была установлена связь интенсивности истирания I со свойствами резины, характером истирающей поверхности и условиями нагружения. Усталостный износ увеличивается с повышением модуля упругости резины Е, нормального давления Р, коэффициента трения ц, а также с уменьшением предела прочности при разрыве и ухудшением усталостных свойств резины. [c.77] Влияние коэффициента трения [г на интенсивность износа до определенных значений его, так называемых критических , относительно невелико. Однако, исходя из существующих представлений о механизме истирания, следует предположить, что при достаточных сдвиговых напряжениях в поверхностном слое резины, определяемых сопротивлением резины раздиру и разрыву, будут протекать чисто механические процессы возникновения трещин и разрывов, резко увеличивающие интенсивность износа. Это критическое значение будет соответствовать переходу от одного вида износа к другому. [c.78] Температура влияет на износ косвенно посредством изменения прочности, модуля упругости, коэффициентов трения и усталостной выносливости. Однако, несмотря на это, она является одним из основных факторов, определяющих износ. Влияние это достаточно сложно, так как с повышением температуры Со и р уменьшаются, изменяется экстремально с максимумом, положение которого зависит от скорости скольжения, а модуль Е — практически постоянен. Однако из перечисленных параметров особенно сильное влияние оказывают снижение прочности и ускорение термомеханических процессов, вызывающих изменение структуры материала. [c.78] С ростом модуля упругости и гистерезисных потерь, а такн е с уменьшением прочности, усталостной выносливости и коэффициента старения износ резин увеличивается. Однако данные относительно влияния гистерезисных потерь противоречивы. [c.79] В процессе многократных деформаций поверхностного слоя при одновременном воздействии повышенных температур и кислорода воздуха происходит ме-ханохимическая и термоокислительная деструкция и структурирование полимера, разрушение сажевых и каучукосажевых структур и другие изменения молекулярной и надмолекулярной структур. Анализ крошки, образовавшейся при истирании, свидетельствует о глубоких химических изменениях поверхностного слоя резины, связанных с окислением каучука, деструкцией молекулярных, цепей и вторичным структурированием. [c.79] Наибольшее влияние на износостойкость оказывают природа полимера, вид и дозировка наполнителя, поскольку они в наибольшей степени определяют основные физико-механические свойства резин. Однозначных данных о влиянии структуры на износостойкость до сих пор нет. Однако некоторые практические выводы о влиянии состава можно сделать. [c.79] Влияние структур, создаваемых наполнителем, на износ достаточно сложнЬ и неоднозначно. Активные наполнители обеспечивают повышение износостойкости. С увеличением содержания связанного каучука в сажекаучуковом геле, т. е. с увеличением числа достаточно прочных связей каучук — сажа, износостойкость растет. При прочих равных условиях износостойкость увеличивается с повышением степени дисперсности саж (основных видов активных наполнителей), усложнением первичной структуры их и увеличением содержания активных групп на поверхности частичек. [c.80] Влияние процесса вулканизации и характера образующихся вулканизационных структур практически не исследовано. Однако поскольку процесс вулканизации сильно сказываемся на значениях модуля и других основных свойств, то сшивание должно существенно влиять на износостойкость путем изменения этих свойств. С другой стороны, характер вулканизационных структур влияет. и на прочность, и на усталостную выносливость, и на стойкость к термоокислительным воздействиям. Поэтому следует считать, что он будет сказываться и на износостойкости. [c.80] Введение пластификаторов в общем случае вызывает уменьщение износостойкости, что связано, вероятно, с уменьшением прочности резин при норлгаль-ных и особенно повышенных температурах. Степень этого снижения будет зависеть от вида пластификатора. [c.80] Эффективным средством повышения износостойкости может быть применение добавок, препятствующих термоокислительной и термомеханической деструкции полимера. [c.80] Вернуться к основной статье