nghiêng cứu thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ Diezen D12, chương 2 pot

Chương 2:
Một vài hiện tượng xảy ra khi ma
sát
Chúng ta biết rằng, các chi tiết máy thường làm bằng kim loại và
h
ợp kim. Chúng có cấu tạo tinh thể, ứng với liên kết chặt chẽ nhất
giữa các nguyên tử.Trong mạng hoàn thiện, các nguyên tử xắp xếp
có chu kỳ điều đặn, theo một chật tự nhất định và kéo dài đến vô
cùng, tuy nhiên, trong th
ực tế, cấu trúc chẩn luôn luôn có sự sai lệch,
đó
là “lỗ trống”, các nút mạng thiếu nguyên tử hoặc các nguyên tử
“biến vị” nằm ở khoảng giữa hai nút mạng. Các nguyên tử này có
th
ể là kim loại hoặc hợp kim gốc. Củng có thể là tạp chất ngẩu nhiên
ho
ặc kim loại gốc.
Khi các chi tiết lắp ghép chuyển từ trạng thái ban đầu sang trạng
thái làm vi
ệc, bề mặt tiếp xúc sẽ có sự dịch chuyển tương đối với
nhau. Các chi ti
ết sẽ chiệu áp suất và biến dạng dẻo. Biến dạng
d
ẻo của kim loại bao gồm: sự chuyển động và sinh sôi các sai lệch
mạng. Nó có thể là quá trình trượt dưới tác dụng của ứng suất theo
các phương hoặc theo mặt phẳng tinh thể xác định và được thể hiện
dưới dạng một hệ các dải trượt song song trên bề mặt hoặc củng có
th
ể theo dịch chuyển các nguyên tử trong mặt phẳng ứng suất tiếp
l
ớn lớn nhất để chiếm các “lỗ trống” hoặc sự xâm nhập các nguyên

t
ử vào mạng tinh thể đàn hồi củng như sự di chuyển các nguyên tử
“biến vị” cùng các “đám mây” điện tử của nó theo phương có thể.
Cuối cùng biến dạng dẻo có thể do sự
dịch
chuyển hoặc sự
quay tương đối giữa các hạt với nhau. Hiện tượng biến dạng dẻo
trong các lớp mỏng trên bề mặt hai chi tiết lắp ghép chiệu ma sát
làm suất hiện các dải trượt trên bề mặt của chúng với tốc độ gồ ghề
khoảng 20 Ǻ , có nhiều sai lệch và có độ hoạt hoá cao.
Sau m
ột vài chu kỳ trượt, lớp ôxy hoá ban đầu trên các bề mặt bị
phá vỡ làm lộ ra khoảng bộ mặt “sạch vật lý” đã bị biến dạng dẻo và
b
ị hoạt hoá ở trên bề mặt của hai chi tiết lắp ghép. Bề mặt “sạch vật
lý”
đã bị biến dạng dẻo và bị hoạt hoá ở trên bề mặt của hai chi tiết
lắp ghép. Bề mặt “sạch vật lý” có những tính chất đặc biệt: các
nguyên tử ở lớp bề mặt dễ bị phát xạ mất điện tử lớp ngoài, hoặc
nhập thêm điện tử trở thành các nguyên tử có năng lượng tự do lớn
h
ơn.
Cuối cùng các “lỗ trống” và các nguyên tử “biến vị” chúng
t
ạo ra khả năng tương tác vật lý, hoá học… mạnh hơn bên trong .
T
ương tác của chúng với nhau và với môi trường là những
t
ương tác chủ yếu xảy ra khi ma sát. Sau đây sẽ xem xét kỹ một số
tương tác đó. Tuy nhiên theo PGS- TS Dương Đình Đối có nhiều

hiện tượng trong ma sát chưa cắt nghĩa nổi. Vì ma sát là…”ma” mà
là “ma” thì lúc
ẩn lúc hiện, biến hoá khôn lường.
1.1.4.1. Tương tác với các hoạt chất
hoá h
ọc
Trong trường hợp các bề mặt chi tiết bị biến dạng dẻo, có sự
suất hiện các dải thể tích trượt sẽ tạo ra các khoảng bề mặt “sạch vật
lý”. Nếu bề mặt “sạch vật lý” đã bị biến dạng dẻo, tiếp xúc với các
ch
ất có hoạt tính hoá học mạnh như: O, P, S,… thì các chất này có
th
ể hấp phụ vật lý, hoá học trên bề mặt, củng có thể khuếch tán, hoà
tan và t
ạo thành dung dịch rắn hoặc tác dụng với kim loại tạo thành
h
ợp chất. Điều này xuất hiện, tồn tại, mất đi củng như tốc độ tiến
triển của mỗi quá trình đối với nhau; ảnh hưởng của mỗi quát trình
riêng bi
ệt và tổng hợp các quá trình đối với ma sát, hao mòn rất
phức tạp, những chất quan trọng. Chẳng hạn, khi tiếp xúc với Ôxy
tu
ỳ vào điều kiện có thể sảy ra các quá trình sau đây:
Sự hình thành màng Ôxy đã bị phân ly, hấp phụ trên bề mặt
chi ti
ết-hấp phụ
hoá
h
ọc.
Sự liên kết Ôxy thành phân tử trên bề mặt các lớp trước – hấp

phụ vật lý.
Sự hình thành màng Ôxy – phản ứng Ôxy hoá.
Bề mặt phân cách của màng Ôxy với kim loại gốc, đặc biệt tinh
khi
ết, mới gần phẳng với các hợp kim có dạng sóng với nhiều mấp
mô có biên độ khác nhau. Kim loại và Ôxy tác dụng cơ học lẩn
nhau. Trong Ôxy thường xuất hiện ứng suất nén, còn trong kim loại
ứ
ng suất kéo, điều này tạo điều kiện bong tách Ôxy ra khỏi kim loại
dọc theo bề mặt phân cách.
1.1.4.2. Tương tác với các hoạt
chất bề mặt
Khi bề mặt “sạch vật lý” của kim loại đã bị biến dạng, đã tiếp xúc
v
ới các chất có ngồn ngốc hữu cơ (các axit béo, rượu, xà phòng…)
ho
ặc dầu, mỡ là sản phẩm của
Cacbuahyđrô có mạch đủ dài, sẽ hấp phụ vật lý trên bề mặt tạo nên
l
ớp định hướng tựa tinh thể, có đặc tính bám dính và xoa trơn. lớp
định hướng này chỉ tồn tại trên bề mặt kim loại ở một bề dày giới
h
ạn. Nó chiệu nén và có khả năng trượt dễ dàng. Người ta gọi các
ch
ất hấp phụ này là chất hoạt tính bề mặt và lớp định hướng tựa
tinh th
ể này là lớp giới hạn.
Khi có chất hoạt tính bề mặt hấp phụ, các nguyên tử có độ giảm
t
ự do năng lượng lớn hơn, ứng suất chảy và ứng suất bền của lớp bề

mặt kim loại giảm đi. Do đó, công biến dạng cho một đơn vị thể
tích giảm đi rất nhiều. đó là hiện tượng hoá dẻo hấp phụ hay còn gọi
là hiệu ứng Rebinder dạng ngoài.
Khi bi
ến dạng nếu có chất hoạt tính bề mặt thì bề mặt dày dải
trượt nhỏ hơn hàng chục lần (3 – 4µm) so với bề dày dải trượt
kim lo
ại tiếp xúc với không khí (50µm). Trong trường hợp có độ
giảm bề mặt thật mạnh ở lớp bề mặt thì có thể nảy sinh các vết nứt
t
ế vi, các chất hoạt tính bề mặt chui vào các vết nứt này tạo ra hiệu
ứ
ng Rebinder trong ấy và làm cho các vết nứt phát triển nhanh.
Đó là hiện tượng “hoá dòn hấp phụ” gọi là hiệu ứng Rebinder dạng
trong.
N
ếu có hoạt chất bề mặt hấp phụ trên bề mặt kim loại nhưng
trong môi tr
ường chân không hoặc khí trơ thì có hiệu ứng Rebinder
thu
ần nhất. Giá trị của nó trong trường hợp này lớn gấp trăm ngàn
l
ần trong trường hợp thuần nhất.
Hiệu ứng Rebinder dạng ngoài không thuần khiết làm giảm ma
sát, t
ối thiểu hoá bề mặt kim loại bị biến dạng và hao mòn. Song
hi
ệu ứng Rebinder dạng trong có thể gây phá huỷ dòn ở áp suất lớn.
Có thể lợi dụng để rút ngắn thời gian rà máy, Còn dạng thuần nhất
có thể lợi dụng để tăng năng suất cắt gọt.

1.1.4.3. Hình thành “cầu hàn
khu
ếch tán”
Khi hai bề mặt “sạch vật lý” của cặp ma sát A,B xâm nhập
vào nhau, tạo ra khoảng cách nguyên tử giữa chúng thì có thể xảy
ra sự khuếch tán kim loại sang nhau, hình thành “cầu hàn khuếch
tán” hay còn gọi là “cầu hàn nguội” - sự “kết dính”.
Khi cặp ma sát là các kim loại cùng bản chất thì cầu hàn này
được gọi là “đồng
k
ết”. Khoảng cách, thời gian và nhiệt độ có ảnh hưởng
đến khuếch tán.
Như vậy, khi ma sát, tại chổ tiếp xúc xảy ra các tương tác cơ,
lý hoá,
điện … giữa hai chi tiết với nhau (chủ yếu là lớp bề
mặt) và với môi trường. kết quả của quá trình tương tác ấy
làm hình thành, tồn tại và mất đi theo chu kỳ, những lớp thứ
cấp dẩn đến sự hao mòn các chi tiết máy.