8.2. Осуществление контакта поверхностей трения через пластически деформируемый мягкий и тонкий слой металла

При обычном трении как без смазочного материала, так и при граничной смазке, детали контактируют на очень малой площади, составляющей 0,01...0,0001 номинальной площади сопряженных поверхностей. В результате участки фактического контакта испытывают весьма высокие напряжения, что приводит к их взаимному внедрению, пластической деформации и, следовательно, к интенсивному изнашиванию. Из приведенных нарис. 1.17 схем контакта стальной и бронзовой деталей видно, что если при граничном трении контакт сопряженных поверхностей происходит только в отдельных точках, то при ИП он осуществляется через пластически деформируемый мягкий и тонкий слой металла. В результате площадь фактического контакта возрастает в десятки раз, а материал деталей испытывает лишь упругие деформации.

Толщина сервовитной пленки достигает 1...2 мкм, что соответствует размерам неровностей (или перекрывает их) большинства деталей общего машиностроения. При граничной смазке взаимодействие неровностей поверхностей вызывает усталостное изнашивание. При ИП трение непрерывное (континуальное), площадки контакта плоские. Имеющиеся методы определения площади контакта, формулы сближения поверхностей, кривые опорной поверхности, а также методы и приборы для исследования свойств контакта не годятся для условий ИП.

Помимо увеличения площади фактического контакта тонкие пленки мягкого металла сами по себе уменьшают трение между твердыми соприкасающимися поверхностями. Эффект пленки изучали Ф.Боуден и Д.Тей- бор [7]. Их опыты по трению стального ползуна о пленку индия, нанесенной на инструментальную сталь разной толщины, показали, что имеется оптимальная толщина пленки, обеспечивающая минимум коэффициента трения. Нагрузка воспринимается через пленку, которая не выдавливается и предохраняет поверхности трущихся тел от непосредственного контакта. Срез происходит в мягком металле (в случае схватывания пленки и материала ползуна).