Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miết, chương 2 pptx

Chương 2: SỰ XUNG NHIỆT
Nói chung, các hợp kim đều được sử dụng ở nhiệt độ cao
hoặc trong
những
vị trí nơi nhiệt do ma sát tạo ra trên bề mặt
cao. Do đó, việc ngăn ngừa sự
xung
nhiệt là cần thiết trong
các
ứng dụng này. Việc làm nguội nhanh các hợp kim
sẽ
làm
tổn hại nhiều hơn so với nhiệt tăng. Nó làm cho bề mặt
căng ra. Do
vậy,
trong quá trình thiết kế phải giảm việc tôi
vật liệu. Các gradien nhiệt cao
được
tạo ra trong các hợp
kim được xem là kết quả nhiệt dẫn của chúng thấp và
hạn
chế các vết xước, làm tăng độ bền của các hợp
k
i
m.
Điều đáng chú ý là việc xung nhiệt được hạn chế chính là
là h
ệ số giãn nở
v
ì
nhiệt, các mô đun đàn hồi và tính dẫn

nhi
ệt. Do
đó
:
TSR~K/Eα.
(1-1)
Tr
on
g

l
à
ứ
n
g
s
u
ấ
t
đ
ứ
t
K
l
à
đ
ộ
d
ẫ
n

nh
i
ệ
t
.
E
l
à
m
ô
đu
n
đ
à
n
h
ồ
i
.
α.
là hệ số giãn nở vì
Các giá trị TSR ở các vật liệu bằng gốm và các kim loại
r
ắn đã được so
sánh
ở (bảng 1-1
)
Bảng 1-1: Độ bền xung nhiệt của các loại
gốm
Vật

liệu
Nhiệt
giãn
nở
(
%
Nhiệt
dẫn
W/m%C
TRS
B
e
r
y
l
3
1
.
0
.
0
1
C
ác
b
u
a
t
u
n

g
s
t
e
n
6
1
.
5
0
.
4
2
P
S
Z
1
1
.
0
.
6
C
r
ô
m
c
ác
b
u

a
9
.
1
1
.
4
H
P
T
i
c
8
.
1
7
.
1
.
7
P
S
Z
Z
1
9
1
1
2
.

1
.
5
B
o
r
o
n
c
á
c
bu
a
2
.
1
3
N
h
ô
m
7
.
3
4
.
3
.
4
S

i
l
i
c
1
2
.
9
1
6
4
.
3
.
5
T
it
a
n
các
bu
a
8
2
6
S
i
l
i
c

c
á
c
b
u
a
4
1
4
1
0
.
3
SiALON
3
.
0
4
2
1
.
3
1
0
.
9
5
S
i
l

i
c
N
i
t
r
it
2
.
3
2
T
h
ép
c
ô
n
g
c
ụ
1
3
5
T
h
an
c
h
ì
S

9
5
4
1
3
8
.
2
4
4
Từ bảng trên ta thấy độ bền giá trị ứng suất nhiệt của vật
li
ệu Berili
(BeO)
có mô đun đàn hồi cao, hệ số giãn nở vì
nhiệt cao và độ bền kéo thấp. Khi
so
sánh độ bền ứng suất
nhiệt của Nitrit Silic với cácbua Silic ta thấy. Nitrit Silic
có
độ bền kéo cao hơn Cácbua Silic. Mức dẫn nhiệt cao của
than các bon chỉ
ra
trong bảng nêu rõ độ bền xung nhiệt cao.
Các giá tr
ị mô đun đàn hồi quá thấp
đố
i
với than các bon chỉ
ra giá trị bất thường này. Ngay cả PSZ cũng có độ bền

đứ
t
gãy cao đối với các vật liệu bằng hợp kim, tính chịu xung
nhiệt của nó thấp
đáng
kể so với độ dẫn nhiệt kém và cao
hơn so với hệ số giãn nở vì nhiệt. Đây là
yếu
tố có ý nghĩa
quan tr
ọng trong các đặc tính của nó ở các điều kiện trượt ở
vận
t
ốc
cao đồng thời với các đặc tính về độ bền cơ-nhiệt
th
ấp của nó được giải
t
h
í
ch
dưới đây. Sự ảnh hưởng của sự
xung nhiệt ở trên chỉ là dự báo, nó không thể
sử
dụng được
như là độ đo chính xác thực về độ bền đứt
gẫy.
Các nghiên cứu khác cũng đề cập đến xu hướng này
của các vật liệu
đàn

hồi tạo ra xung nhiệt được gợi mở đó là
vi
ệc áp dụng các tiêu chuẩn đối với
độ
bền
đứ
t
.
I.3.2 Nhiệt cơ học không bền
vững
Trong suốt quá trình trượt với vận tốc cao trên bề mặt
khô, các v
ật liệu
có
thể tạo ra các điểm nóng. Quá trình này
thuộc về hiện tượng đã được biết đến
gọ
i
là nhiệt cơ học
không bền (TMI). Nó còn được gọi là nhiệt đàn hồi không
bền
vững. Khi TMI xuất hiện nóng đỏ đến sáng trắng có thể
quan sát thấy trên
mặ
t
trượt. Các vật này thường có xu
hướng kéo về sau và tới trước bởi một đường
ăn
mòn đứt
đoạn. Một ví dụ của TMI đã chỉ ra ở (hình vẽ 1-6). Nó được

phát
t
r
i
ển
thành dạng nút bấm để chống lại vết dạng tròn
dạng đĩa, Đĩa này quay được
ở
vận tốc cao và các vệt này
được ghi lại qua các mép của vệt dạng
t
ròn.
Hình 1-6: Vết nhiệt độ cao ứng với nút điều
khi
ển đĩa tốc độ
cao
của các loại gốm thử
nghiệm 880
0
C
Nhiệt làm biến dạng bề mặt mặt trượt là phản ứng của sự
phát triển
của
những vết nóng. Quá trình này là quá trình tự
hoạt động trong điều kiện
khắc
nghiệt đó mà ở đó một số
đ
iểm tiếp xúc không phẳng đã làm cho nhiệt cục
bộ

tăng
nhanh. Do vật liệu không có khả năng tản nhiệt nên nhiệt sẽ
tăng lên
t
heo
chiều cao của bề mặt. Điểm này sau đó phần
lớn tiếp xúc với tải và làm cho
nh
i
ệ
t
đầu vào tăng lên. Nhiệt độ và sự giãn nhiệt tăng lên theo tỷ
lệ cho đến khi
g
i
ảm
sự bay hơi và độ phẳng khác tạo ra sự
tiếp xúc và quá trình này được lặp lại.
Các
vùng có nhiệt độ
thay đổi theo kết quả của bề mặt. Biểu đồ quá trình này đã
được
nêu ở (hình vẽ 1-7). Đối với một số vật liệu, tồn tại các
đặc tính xung nhiệt
t
hấp
nên TMI dễ bị phá hủy. Các điểm
nóng truyền sang toàn bộ bề mặt làm cho
độ
mài mòn

t
ăng.
Hình 1-7: Biểu đồ của quá trinh nhiệt cơ học
không b
ền
vững
Một mô hình toán học về TMI đã được đưa ra. Việc bắt
đầu của TMI có
t
hể
đươc xem như tốc độ tới hạn đối với một
v
ật liệu cho trước và vận tốc trượt.
Tốc
độ tới hạn, tốc độ
trượt tới hạn Vcr có thể được lấy từ phương trình sau
đây
:
Vcr = 4
2
/(µ
 E)
2
z
(1-2)
trong đó: Vc
r
là tốc độ tới
hạn
 là độ dẫn

nh
i
ệ
t
 là hệ số ma
sá
t
 hệ số giãn nở vì
nh
i
ệ
t
E là mô đun đàn
hồ
i
 nhiệt khuyếch tán
(k
/
dc)
d là tỷ
t
rọng
c nhiệt
r
i
êng
z bề rộng của mặt
t
rượ
t

Tốc độ tới hạn là tốc độ trượt tương đối ở trên mà tại
đó nhiệt không
bền
vững được tạo nên. Chú ý tải tiếp xúc
không có
ảnh hưởng tới nhiệt không
bền
vững. Tải sẽ ảnh
hưởng tới số lượng nhiệt ma sát nói
chung.
Có sự khác nhau lớn giữa các giá trị của tốc độ tới hạn
đối với các loại
hợp
kim, phụ thuộc vào đặc tính cơ - nhiệt
c
ủa chúng và hệ số ma sát trên mặt
t
rượ
t
.
Một số vật liệu
bằng hợp kim đã được so sánh ở (bảng
1-2.)
Những khác biệt lớn về tốc độ tới hạn đối với các vật
li
ệu đã chỉ ra ở
(bảng
1-2) có thể thấy rõ, được Dufrane chứng minh trong thực
nghi
ệm động

cơ.
Bảng 1-2: Tốc độ tới hạn về nhiệt cơ học không bền vững
c
ủa một số loại
gốm
Vật
liệu
Hệ số ma
sát
(ước
lượng)
Tốc độ tới
hạn
c
m
/
s
(
f
p
P
S
Z
(
)
0
.
12
(
Đ

ư
ợc
bô
i
8
.
9
(
17
.
A
TT
Z
0
.
12(
Đ
ư
ợc
b
ô
i
15
(
2
9
.
Si3N4 0.8
5
38

(
1
0
6
5
)
S
i
C
0
.
7
1
1
0
0
(
2
1