авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический ...»

-- [ Страница 3 ] --

Вид и кинетика образования пленок фрикционного переноса у полимеров опре деляют величину коэффициента трения и интенсивности изнашивания, особен но в контакте с металлами, когезионная прочность которых значительно выше, чем у полимеров. При исследовании трения и изнашивания полимерных мате риалов установлена связь фрикционных характеристик с такими фундамен тальными характеристиками материала, как энергия химической связи, спектры поглощения электромагнитного излучения и т.д. Чрезвычайно интересным яв ляется открытие Е.А. Духовским, Д.А. Силиным и др. явления аномально низ кого трения у полимерных материалов, возникающего при облучении поверх ностей трения частицами высокой энергии. Это открытие в явном виде обнару жило связь характеристик фрикционного взаимодействия с энергетическим со стоянием поверхностного слоя твердого тела. Названная связь наблюдается и при обработке поверхностных слоев потоками частиц высоких энергий: ионное, электронное и лазерное облучение. Установлено снижение коэффициента тре ния в металлополимерной паре трения в 2,0-2,5 раза при ионной имплантации ионов молибдена, меди, дисульфида с энергией 40-100 кэВ в стальные, алюми ниевые и титановые контртела, связанное с изменением структурно энергетического состояния [36, 37]. В металлополимерной паре трения сталь – фторопласт-4 действует смешанный механизм адгезии, в котором присутству ют названные выше процессы. Подтверждение этому можно найти в ряде работ А.В. Белого, Ю.А. Евдокимова, В.Г. Савкина, В.А. Смургова и др., посвящен ных исследованию различных механизмов адгезионного взаимодействия ме таллической и полимерной фаз.

Силы адгезии, как и молекулярные силы, прямо пропорциональны площа ди фактического контакта. Приложенное усилие (давление) влияет на эти силы косвенно через площадь фактического контакта. Выражение для силы трения F, обусловленной механическими и молекулярными взаимодействиями, можно записать в виде F aSф вP, где а - средняя интенсивность молекулярной составляющей силы трения;

Sф фактическая площадь контакта;

в - коэффициент, характеризующий механиче скую (деформационную) составляющую силы трения;

Р - сила давления.

Деформационная составляющая силы трения является следствием проис ходящей при вступлении в контакт неровностей двух скользящих друг относи тельно друга поверхностей. Неровности испытывают упругую, пластическую или вязкоупругую деформацию в зависимости от свойств материалов. При на чальном приложении нагрузки к полимеру возникает, главным образом, пла стическая деформация, если полимер находится в стеклообразном состоянии, либо вязкоупругая или даже вязкопластическая, если он находится в высоко эластическом состоянии.

На любом масштабном уровне следует учитывать механические свойства контактирующих материалов, однако, в зависимости от уровня такие характе ристики как модуль Юнга и твердость могут отличаться не только по величине, но и по физическому смыслу. Деформация сопровождается диссипацией меха нической энергии, которая определяется типом деформации, условиями трения, свойствами контактирующих материалов, масштабным уровнем механических свойств, составом окружающей среды и другими факторами.

С использованием метода контактного нагружения были определены твер дость, индекс пластичности и модуль упругости органических полимеров (по лиметилметакрилата (ПММА), полистирола (ПС), поликарбоната (ПК) и сверх высокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)) [38]. Описана связь глубины внедрения, максимальной нагрузки и скорости деформации с твердостью и мо дулем упругости этих полимеров. Характерный диапазон глубин индентирова ния составляет 0,1 нм 10 мкм при нагрузках менее 300 мН [39].

В модели трения скольжения Боудена и Тейбора [35] предполагается, что неровности более твердой поверхности пропахивают более мягкую поверх ность. Сопротивление пропахиванию обусловливает появление деформацион ной составляющей силы трения. Отметим, что почти во всех без исключения случаях пропахивание сопровождается адгезией, которая при определенных ус ловиях может привести к микрорезанию, что увеличивает работу трения.

Существуют и другие механизмы диссипации энергии при деформации.

например, если вязкоупругий полимер скользит по твердой шероховатой по верхности, диссипация энергии обусловлена большими гистерезисными поте рями [40].

Следовательно, сила трения является мерой суммарного воздействия на материал, но значение каждой из компонентов силы трения тесно связано со структурой и физико-механическими свойствами этого материала. Важное зна чение имеют площадь фактического контакта и мера пластичности материалов.

Возможность реализации межмолекулярных связей зависит в первую очередь от непосредственного металлического контакта при отсутствии адсорбирован ных и других загрязняющих пленок.

При непосредственном металлическом контакте важное значение имеют характеристики основного материала. Предполагается, что условия для реали зации межмолекулярных связей определяются взаимной растворимостью со пряженных материалов, близостью размеров атомных радиусов и др. Установ лено также, что большую роль играет пластический контакт, при котором прак тически любые пары металлов вступают при трении в адгезионное взаимодей ствие [25]. Поэтому значение силы трения, выраженное через адгезионную и деформационную составляющие, зависит от сопротивления сдвигу поверхности раздела.

Адгезионное взаимодействие развивается в тонких слоях пары контакти рующих материалов, в то время как деформации распространяются на значи тельную глубину. Явления адгезии и деформации можно рассматривать как реализацию двух моделей трения - скольжения путем сдвига и скольжения пу тем схватывания. Сдвиговый механизм осуществляется в случае относительно малых скоростей скольжения и приводит к меньшему износу и повреждениям поверхностей трения, когда трущиеся поверхности разделены слоем смазки или различными пленками. Износ путем схватывания реализуется чаще всего чис тыми металлическими поверхностями и при высоких температурах в зоне кон такта.

В общем случае схватывание рассматривается как термически активируе мый процесс и определяется смятием микронеровностей в зоне контакта и по следующей «структурной подстройкой» [41]. Большая или меньшая возмож ность пластического деформирования, в свою очередь, зависит от структуры и свойств материала.

Обстоятельное исследование адгезии Си, А1, Ni, Рt, РЬ, Та, Sb, Со к по верхности железа было выполнено Д. Бакли методами электронной микроско пии, дифракции медленных электронов и Оже-спектроскопии. Целью этих ис следований являлось определение природы адгезии различных цветных метал лов к железу, изучение влияния кислорода на поверхности цветных металлов, а также взаимной растворимости, и химической активности на адгезию цветных металлов к железу. По результатам исследования сделаны следующие выводы.

1. Все металлы в чистом виде сильно взаимодействуют с поверхностью железа.

2. Адгезионные связи, формирующиеся на поверхности раздела чистых металлов, в большинстве случаев сильнее, чем когезионные связи в более сла бом из двух металлов.

3. На адгезионные связи влияет химическая активность, более активные металлы имеют более сильные связи.

4. Если на поверхности металла, находящегося в контакте с чистым желе зом, присутствует кислород, то разрушение адгезионного соединения происхо дит путем разрыва связи между металлом и кислородом.

3.2. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ТРЕНИИ В механизме трения и изнашивания важная роль принадлежит диффузион ным явлениям, определяющим процессы переноса вещества и энергии. Ими со провождаются все явления трения, практически все трибохимческие реакции в твердом и жидком состояниях и на границе фаз. В трибологнческих процессах имеют место: самодиффузия, гетеродиффузия, термодиффузия, реактивная диффузия из газовых, жидких и твердых источников [33].

Из динамической теории кристаллических структур следует, что атомы (ионы) колеблются около положения равновесия с частотой примерно 10 13 с-1.

Амплитуда колебаний в определенных условиях достигает величины, доста точной для перехода из одного равновесного положения в другое. Если частота переходов при повышенной температуре около 1010 с-1, а расстояние одного пе рехода 0,1 нм, то переходящий атом в течение 1 с преодолевает расстояние в м. Среднее изменение положения атома за это время составляет примерно 10 м. Схемы перехода атомов при некоторых видах объемной диффузии показаны на рис. 3.1.

Диффузия и самодиффузия практически начинаются в металлах при тем пературе Т 0,3 Тм, где Тм – абсолютная температура плавления металла. Сила, действующая на атомы вследствие градиента химического потенциала, вызван ного градиентом концентрации, вызывает ориентированное смещение случай ных положений хаотично двигающихся атомов в направлении действия силы и гомогенизации системы. В более общем случае сила, вызывающая изменение положения атомов, может быть связана с градиентом химического потенциала, вызванного градиентом концентраций или неоднородным распределением на пряжений, температуры, напряженности электрического поля, или сочетанием некоторых из названных дефектов. В трибологических процессах, как правило, действует весь комплекс факторов, при этом доля отдельных сил (полей сил) зависит от условий трения.

Исследование диффузионных процессов при трении связано со значитель ными трудностями. В приповерхностных слоях трущихся материалов развива ются процессы, которые приводят к возникновению диффузионной пористости металла и макроскопических дефектов [25]. Качественно механизм этого явле ния может быть представлен следующим образом. Рабочие микрообъемы дета лей машин многократно подвергаются тепловому и силовому воздействию. Об разующиеся при этом тепловые и силовые поля характеризуются нестационар ностью и большими градиентами температур и давлений. Диффузионные про цессы существенно активизируются, если внешние воздействия способствуют понижению потенциального барьера – энергии активации соответствующего процесса. В условиях трения, благодаря отличию от нуля параметров: Т – тем пературы;

Р – давления;

Сi – концентрации увеличивается диффузионный об мен и возникают направленные диффузионные потоки атомов, обусловленные градиентами Р, Т, Сi и 0 ( – энергия активации процесса диффузии).

Рис. 3.1. Виды объемной диффузии: а - узловая самодиффузия;

б - обменом атомов: 1 - простой, 2 - кольцевой;

в - посредством вакансии Направление диффузионного потока атомов определяется параметрами Р и Т. Поскольку они достигают максимального значения у поверхности трения, атомы будут переходить из одних положений равновесия в узлах кристалличе ской решетки в другие. Результирующий диффузионный поток атомов в рабо чих объемах материала направлен в сторону контакта сопряженных поверхно стей трения, а поток вакансий в глубь поверхностного слоя. Это вызывает рез кое повышение концентрации вакансий. Термодинамически более выгодной является коалесценция вакансий, что приводит к снижению уровня свободной энергии системы. Коалесценция вакансий обуславливает возникновение диф фузионной пористости поверхностного слоя. Следовательно, создаются благо приятные условия появления макроскопических дефектов, а также диффузион ного перехода отдельных элементов объема с одной напряженной поверхности на другую.

В условиях трения в ряде случаев может действовать механизм микро диффузии, предложенный Л.С. Палатником. Согласно этому механизму при высокой скорости нагрева, охлаждения и существования температурного гра диента превращения при трении могут идти микродиффузионным путем. При ближенная оценка промежутка времени, необходимого для микродиффузион ного превращения, рассчитывается по формуле L2 D, где L – протяженность пути диффузии, D – коэффициент диффузии. Из этого следует, что даже за короткий промежуток времени (порядка 10-3 – 10-4 с) ато мы могут диффундировать на расстояние порядка 1 мкм.

В работах Л.С. Палатника показано, что в результате диффузионных про цессов, связанных с карбидообразованием, матрица существенно обедняется легирующими карбидообразующими элементами и износостойкость стали из меняется. При трении чугунов в поверхностном деформированном слое накап ливаются элементы, способствующие графитизации (кремний, никель, медь, углерод), и уменьшается содержание элементов, препятствующих графитиза ции (марганец, хром, молибден, вольфрам). Следовательно, способность эле ментов накапливаться в поверхностном слое сталей и чугунов, деформирован ных трением, зависит от диффузионной подвижности элемента и от сил связи их с углеродом и элементом основы.

3.3. ТЕПЛОВЫЕ И ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 3.3.1. Тепловые процессы Тепловые процессы при трении являются основным каналом диссипации (рассеяния) энергии и во многом определяют характер протекания совокупно сти физико-химических процессов, порождаемых трением в трибосистемах.

Трение как совокупность физических явлений в зоне контакта деталей трибо логической системы является диссипативным процессом, которому сопутству ют: выделение теплоты, электризация трущихся тел, трибохимические реакции, структурно-фазовые превращения в поверхностных слоях трущихся деталей и т.п.

Внутреннее трение, особенно в твердых телах, является их свойством, ос нованным на способности необратимого превращения в теплоту механической энергии, переданной телу в процессе деформации. Процессу деформации со путствует нарушение термодинамического равновесия структуры тела. Внут реннее трение связано с неупругими или релаксационными свойствами. При деформации с большой скоростью в трибологических процессах в твердом теле происходит отклонение от термодинамического равновесия, вызывающее соот ветствующий релаксационный процесс (возврат в состояние равновесия). Этот процесс сопровождается рассеянием энергии упругости, то есть необратимым преобразованием ее в теплоту. Проявлением релаксационных свойств является возвращение упругости в чистых металлах и сплавах, термоупругость и др.

Внутреннее трение может проявляться так же, как способность к вязкому противодействию, то есть как явление, аналогичное вязкости жидкости. Оно возникает при воздействии на тело сил, приводящих к превышению предела упругости и пластическому течению материала вдоль плоскостей скольжения.

Механизм рассеяния энергии в этом случае другой, так как преобразование энергии связано с трением взаимно перемещающихся плоскостей скольжения.

Фактический контакт сопрягаемых деталей реализуется на малых участках номинальной поверхности контакта Aa ab, которые одновременно находятся под действием деформирующего напряжения от нормальной нагрузки и от тан генциальной нагрузки, вызванной трением. Высокая концентрация энергии на небольших участках фактического контакта при высоких скоростях скольжения и деформации в течение очень короткого промежутка времени приводит к тем пературной вспышке, при которой температура может достигать сотен и даже тысячу градусов Цельсия в течение милли- или микросекунд.

В зависимости от количества таких импульсных источников теплоты и их конфигурации на поверхности трения будут возникать различные по величине значения температуры поверхностей сопрягаемых деталей в макроизмерении.

Данные о значениях температуры поверхностей трения могут быть получены расчетным путем. Известен ряд расчетных моделей для различных случаев, они достаточно трудоемки и имеют некоторые допущения. Применяются и экспе риментальные методы определения температуры трения путем измерений спе циальными термоэлементами, замера инфракрасных излучений, оценок взаи модействия при химических реакциях трущегося материала с окружающей сре дой и смазками, а также при помощи металлографического исследования структуры материала, изменяющейся с температурой в результате трения, и другими методами.

В зависимости от конкретных условий трения температуры поверхностей могут быть умеренными или очень высокими, вплоть до оплавления тонких слоев металла. Различают среднюю объемную температуру тела, среднюю тем пературу поверхности, температуру вспышки на единичном пятне контакта. В зависимости от назначения узла трения (подшипники, антифрикционные пере дачи, фрикционные передачи и др.) определяющее значение может приобре тать любая из названных температур.

Объемные температуры в первом приближении зависят от количества ге нерируемого тепла и условий теплоотвода. В узлах трения, работающих в ус ловиях повторно-кратковременного режима, необходимо учитывать повыше ние начальной температуры и остаточных объемных температур. Следователь но, кроме собственно температуры, развивающейся при трении, на величину износа влияют: градиент температур, способность материала аккумулировать теплоту (теплофизические свойства материала, конфигурация контакта), усло вия теплоотдачи.

Для характеристики реальных узлов трения и моделирования тепловых процессов А.В. Чичинадзе предложил в качестве критерия коэффициент вза имного перекрытия КвЗ - безразмерную характеристику, которая представляет собой отношение номинальной площади скользящего контакта ко всей номи нальной площади, участвующей в трении. Коэффициент взаимного перекрытия влияет на распределение тепловых потоков между трущимися телами, а также на коэффициент трения, величину износа и температуру поверхности трения.

На рис. 3.2 показано качественное влияние КвЗ на названные параметры. Уве личение КвЗ вызывает повышение температуры и увеличение износа материала, коэффициент трения при этом уменьшается.

Температура, развивающаяся в зоне фрикционного контакта, зависит так же от параметров режима трения (контактного давления, скорости скольжения или качения) и свойств контактирующих материалов. Например, в парах тре ния, где обе детали изготовлены из сплавов на основе железа, поверхностные температуры, соответствующие фазовому превращению Fe Fe, достигают ся при более легких режимах трения, то есть при меньших давлениях и скоро стях, чем для пар трения, где одна из деталей выполнена из сплава на основе меди или никеля [42].

Рис. 3.2. Зависимости температуры Т, коэффициента трения f и износа I от величины коэффициента взаимного перекрытия КвЗ Механические свойства материалов, особенно полимерных, значительно зависят от температуры. Влияние нагрузки и скорости нагружения (скольже ния, числа циклов) значительно меньше. В определенных диапазонах темпера тур твердость материалов может уменьшаться многократно, становясь мини мальной при приближении к температуре плавления. При таких температурах контакт при трении становится пластическим, а фактическая площадь контакта Аr даже при небольшой нагрузке значительно возрастает, приближаясь к кон турной АС и далее к номинальной Аа (рис. 3.3).

Естественно, что в этих условиях этапы контактного взаимодействия, де формации и разрушения (изнашивания) существенно преобразуются, это при водит к изменению коэффициента трения и интенсивности изнашивания. Для полимерных материалов это изменение особенно значительно (рис. 3.4). В этой связи необходимо отметить, что важнейшей характеристикой температурного режима трения и изнашивания является также градиент температуры по норма ли к поверхности трения дТ / дZ (Z - координата в направлении нормали к по верхности трения).

Рис. 3.3. Схема поверхности контакта:

Ас – контурная;

Аr - фактическая площадь контакта Рис. 3.4. Температурные зависимости интенсивности изнашивания Jh и коэффициента трения полимерных композиционных материалов:

1 - криолон-5;

2 - КВН-3;

3 - Ф4К Полимеры, являющиеся вязкоупругими материалами, очень чувствитель ны к фрикционному нагрев. Хорошо известно, что трение – типичный диссипа тивный процесс, в котором механическая энергия превращается в тепловую (до 90-95%, согласно известным экспериментальным данным). Зачастую тепловое состояние фрикционного контакта оказывается решающим фактором эксплуа тационных характеристик узлов трения [43, 44].

Считается, что тепловыделение при трении является результатом дефор мации материала на пятнах фактического контакта. Другой источник теплоты трения связан с возникновением и разрывом адгезионных связей. По всей веро ятности, эти процессы энергетически неэквивалентны, и различие энергий мо жет вызвать выделение или поглощение теплоты.

Часто полагают, что влияние температуры на трение можно рассматривать с учетом механических характеристик полимеров, измеренных при определен ных температурах. В пользу этого предположения говорит корреляция коэффи циента трения с твердостью и прочностью на сдвиг для некоторых полимеров [45-47].

В условиях жидкостного трения воздействие температуры связано с до пустимой рабочей температурой для смазочного материала, которая не должна превышать критическую объемную температуру разложения и возгорания это го материала во избежание спонтанного перехода к граничному или сухому трению, резкого увеличения коэффициента трения, температуры, интенсивно сти изнашивания и даже заедания узла трения.

Отсюда следует, что изучение тепловых процессов при трении особенно важно для несмазываемых узлов сухого трения приборов и машин, где по усло виям эксплуатации или назначения применение жидких или пластичных сма зочных материалов недопустимо. К числу таких изделий относятся узлы трения криогенной техники, для которой теплота трения прямо влияет на эффектив ность и технические характеристики криогенных систем.

Автором исследованы зависимости тепловых потоков от параметров на гружения поршневых уплотнительных колец цилиндропоршневых групп изде лий криогенной техники [1]. Поршневые кольца были изготовлены из поли мерного композиционного материала на основе ПТФЭ и работали в режиме возвратно-поступательного движения со скоростью до 0,5 м/с при давлении ра бочего газа от 0,01 до 0,5 МПа.

Узел трения с поршневыми кольцами был выполнен в виде закрытой ци линдропоршневой группы и размещен в емкости, заполненной жидким азотом.

Количество теплоты, выделившейся при трении, оценивали по количеству ис парившегося азота, так как весь тепловой поток направлялся через тонкие стальные стенки в направлении жидкого азота, вызывая его испарение. Теплоту трения определяли согласно выражению Qтр q m qV, где q = 197,83 103 Дж/кг - удельная теплота испарения азота при температуре кипения;

= 1,25 кг/ м 3 – плотность жидкого азота;

V - объем испарившегося азота, м3. На рис. 3.5 приведены полученные зависимости теплового потока от величины перепада давления газа на поршневых кольцах при различных значе ниях частоты движения поршня. С увеличением перепада давления, а следова тельно, и контактного давления тепловые потоки увеличиваются. Увеличение перепада давления в 3 раза (от 0,05 до 0,15 МПа) вызывает увеличение мощно сти теплового потока в 2-4 раза в зависимости от частоты движения поршня (скорости скольжения).

В трибологических системах интенсивность изнашивания материалов де талей системы, как правило, возрастает с увеличением температуры (см. рис.

3.4). Однако при различных условиях и видах изнашивания влияние температу ры различно. При абразивном изнашивании количество теплоты, выделяющей ся в зоне трения, невелико, потому что почти вся энергия расходуется на обра зование новых поверхностей. В случае молекулярно-механического (адгезион но-деформационного) изнашивания влияние температуры на интенсивность процесса весьма существенно, потому что она способствует схватыванию мате риалов.

Рис. 3.5 Зависимость теплового потока от перепада давления газа при частоте движения поршня: 1 - 630 мин-1;

2 - 970 мин-1;

3 - 1340 мин- Температура существенно влияет на вязкость масла и сорбционное дейст вие присадок, поэтому рост температуры интенсифицирует усталостное изна шивание. На воздухе увеличение температуры приводит к снижению интенсив ности изнашивания вследствие увеличения скорости формирования оксидных защитных пленок, а в защитных инертных средах или в вакууме – к росту ин тенсивности изнашивания. Сказанное позволяет сделать вывод о том, что тем пература оказывает различное влияние на процессы изнашивания различных твердых тел в разных условиях, а уровень температуры трения существенно за висит от теплофизических свойств тел, условий их фрикционного взаимодейст вия и теплоотвода теплоты трения.

3.3.2. Трибоэлектрические процессы При трении двух тел – диэлектриков, полупроводников, металлов с ди электриками всегда наблюдается электризация обоих тел. Заряды тел, участ вующих в процессе трения, имеют одинаковые значения и разные знаки. Элек тризация при трении отличается рядом закономерностей [33]. 1. При трении двух химически одинаковых тел положительный заряд получит тело с большей плотностью 2. Металлы при трении о диэлектрик получают отрицательный за ряд, но если поверхность металла покрыта окислами, то заряд может быть по ложительным. 3. Электризация тел тем больше, чем больше поверхность кон такта В условиях трения двух твердых тел наблюдаются локальные контакты микровыступов и последующее их разъединение. В момент контакта электро ны и ионы переходят от одного тела к другому. Контактная электризация двух металлов (металла и полупроводника) вызывается переходом электронов через границу разделов от тела с меньшей энергией выхода электронов к телу с большей энергией выхода. В случае контактирования металла с диэлектриком электризация происходит в результате перехода электронов из металла в ди электрик и положительных ионов из диэлектрика на поверхность металла. В процессе электризации важную роль играет повышение температуры тел при трении. Когда поверхность одного из тел нагревается больше, носители заряда переходят с локальных неоднородностей одного тела на другое.

При технически сухом трении металлов установлено образование и нако пление значительных электрических потенциалов. Введение диэлектрика (мас ла) между двумя проводниками приводит к образованию своего рода конденса тора, в котором могут накапливаться электрические заряды. С учетом того, что при трении в присутствии смазочного материала пленка смазки может разры ваться на микронеровностях, возможно появление электрических явлений, особенно при больших нагрузках, аналогичных явлениям, имеющим место при сухом трении [48]: эмиссия электронов, термоэлектрические явления, контакт ная разность потенциалов и т.д.

Рис. З.6. Схема измерения трибоЭДС: 1 - образцы из композиционного материала;

2 - контртело;

3 - скользящий контакт;

4 - стол;

5 - усилитель электрометрический У1-6;

6 - потенциометр КСП- В результате сближения микронеровностей наэлектризованных поверхно стей на некотором расстоянии, зависящем от разности потенциалов, могут про изойти местные пробои диэлектрика и перенос электрических зарядов с одной поверхности на другую аналогично атмосферным зарядам. Перемещающиеся электрические заряды становятся источником магнитного поля. Магнитное по ле, в свою очередь, является одной из форм электромагнитного поля, дейст вующего на тела с электрическим зарядом или на тела, имеющие магнитный момент, независимо от того, движутся они или находятся в состоянии покоя. В работах М.Т. Балабекова экспериментально установлена закономерность в по следовательности преобразования энергии, заключающаяся в том, что работа сил трения в первом акте взаимодействия расходуется на образование электро магнитного поля и только затем находит свое тепловое выражение. Но по скольку акты фрикционного взаимодействия следуют друг за другом и одно временно в разных точках контактирующих поверхностей, то в реальной три босистеме электрические и тепловые процессы развиваются одновременно, внося свой вклад в изменение энергетического состояния системы. В то же время это не исключает возможность дифференцированного подхода к иссле дованию этих и других физико-химических процессов при трении.

Автором данной работы проводилось изучение электрических явлении в металлополимерной трибосистеме при трении образцов из ПКМ по металличе скому контртелу в схеме трения (рис. 3.6) палец-диск. В процессе трения изме ряли возникающую разность потенциалов и силу тока между полимерными об разцами и металлическим контртелом, по которым рассчитывали количество электричества (заряд) и напряженность электрического поля в конденсаторе, где прокладкой являлся полимерный образец. Испытания проводили для двух композиционных материалов на основе ПТФЭ (КВН-3 и криолон-3), а также для двух типов контртел из сплава В95, отличающихся способом предвари тельной обработки поверхностей трения. Одна партия контртел подвергалась только химическому травлению раствором NaОН после механической обра ботки, вторая партия дополнительно обрабатывалась методом ионной имплан тации. Результаты эксперимента показали, что наибольшие амплитуды напря женности электрического поля наблюдаются для модифицированных ионной имплантацией контртел и материала криолон-3. Это указывает на то, что для такой пары трения характерна большая эффективность электрофоретических процессов и следовательно, меньший уход продуктов износа из зоны тре ния [49].

Рис. 3.7. Кривые непрерывной записи трибоЭДС при установившемся (а) и переходном (б) режимах трения На графиках (рис. 3.7), полученных с помощью самописца автоматическо го потенциометра КСП-4, отражен колебательный характер изменения разности потенциалов между полимерными образцами и контртелом. На рис. 3.7а пока зана кривая изменения разности потенциалов при установившемся режиме тре ния, соответствующем стационарному термодинамическому состоянию трибо системы Характер кривой на рис 3.76 существенно отличается от кривой на рис. 3.7а и свидетельствует о наличии переходного процесса в системе с низко частотными изменениями разности потенциалов и наложенными на них коле баниями более высокой частоты. Переходный процесс может быть вызван внешними возмущениями (увеличение нагрузки, скорости скольжения и т.д.) или внутренними процессами, связанными с формированием и разрушением поверхностной трибоструктуры полимерного образца и т.д.

Колебательный характер изменения трибоЭДС в металлополимерной три босистеме сохраняется независимо от вида исследованных композиционных полимерных материалов, способа обработки (модифицирования) поверхности металлического контртела. Очевидно, эти колебания разности потенциалов от ражают внутреннюю динамическую сущность физико-химических процессов в механизме трения и изнашивания металлополимерных трибосистем и их спо собность к самоорганизации. Наличие устойчивых колебаний электрофизиче ских параметров и переходных процессов в трибосистеме указывает на то, что в системе функционирует отрицательная обратная связь, обеспечивающая устой чивость автоколебательных процессов. Можно полагать, что и другие физико химические процессы при трении (тепловые, химические, деструктивно – структурирующие и т.д.) имеют колебательный характер, но выявить его тех нически намного сложнее, чем колебания электрофизических параметров.

а) б) Рис.3.8. Зависимости трибоЭДС:

от контактного давления U = f(p) и температуры U = f(T) В работе [49] исследовали зависимости трибоЭДС от контактного давле ния U f p при различных значениях постоянной температуры и трибоЭДС от температуры U f T при различных значениях постоянного давления (рис.3.8) Полученные результаты показывают, что увеличение контактного давле ния приводит к снижению трибоЭДС (рис. 3.8а), а также к уменьшению гради ента трибоЭДС по температуре (рис. 3.8б). Результаты полиномной аппрокси мации показали, что в интервале температур от 298 К до 323 К зависимости трибоЭДС от контактного давления могут быть описаны уравнениями вида U a 3 b 2 c d, где a,b,c,d – коэффициенты, характерные для опре деленного контактного давления и температуры. Также установлено, что три боЭДС уменьшается при увеличении температуры и чем выше температура, тем меньше разница между значениями трибоЭДС при различном контактном давлении. Характер полученных экспериментальных зависимостей U = f(T) для ПКМ на основе кристалло-аморфного полимера ПТФЭ можно можно объяс нить с привлечением положений зонной теории, согласно которым работа вы хода электрона из полимера уменьшается при увеличении температуры, вслед ствие чего уменьшается трибоЭДС.

В условиях эксплуатации трибосистем контактное давление и температура в зоне трения часто изменяются одновременно. Поэтому зависимость трибо ЭДС от контактного давления и температуры исследовали путем реализации факторного эксперимента. Получено уравнение регрессии в кодовых значени ях:

U 4,9 1,0 x1 0,25 x2, где x1 – контактное давление, x2 – температура.

Из уравненияследует, что контактное давление оказывает значительно большее влияние на величину трибоЭДС, чем температура. Увеличение давле ния и температуры приводит к уменьшению трибоЭДС.

3.4. ТРИБОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Рентгеноструктурные и термографические исследования металлополимер ной пары трения показали, что в структурно-фазовых превращениях при трении определенную роль играют трибохимические реакции термодеструкции поли мера и трибосинтеза новых химических соединений. Они являются составной частью термодинамического процесса трения и изнашивания и во многом оп ределяют триботехнические характеристики пары трения. Поэтому в соответст вии с термодинамическим подходом к исследованию и описанию металлопо лимерной трибосистемы необходима оценка энергетического вклада трибохи мических реакций в изменение состояния трибосистемы, т.е. термодинамику этих реакций.

Экспериментально-аналитическую оценку вклада трибохимических реак ций проводили применительно к паре трения испытательного стенда, где три цилиндрических образца из композиционного материала скользят по стальному контртелу. Состав материала образца % масс.: ПТФЭ (CF2 – CF2 -)n = 80%;

уг леродное волокно С = 5%;

бронза БрОС-15-5 =12%;

дисульфид молибдена МоS = 3%. Рассмотрим основные характеристики ингредиентов композиционного материала. Известно, что деполимеризация ПТФЭ начинается уже при дости жении 473 К, с выделением газообразного F2, а термодеструкция происходит при 625-630 К, энергия активации термодеструкции Ед = 80,5 ккал/моль ( кДж/моль) в интервале 696-786 К.

Углеродное волокно относится к переходным гомогенно-неграфитизи рующимся формам углерода, в которых сосуществуют кристаллические турбо стратные структуры и аморфный углерод. Углеродные волокна обладают высо кой теплостойкостью, развитая система сетчатых связей препятствует протека нию процессов термической деструкции. В инертной среде углеродные волокна стойки до 1377-1827 К.

Бронза – сплав на основе меди, содержащей 15 % олова и 5 % свинца.

Медь – основа бронзы, является малоактивным металлом, в сухом воздухе она почти не изменяется, так как защищена тончайшей пленкой оксидов. Однако с галогенами она реагирует уже при комнатной температуре;

в соединениях име ет степень окисленности +1, +2, +3. Олово на воздухе покрывается тонкой ок сидной пленкой, является химически стойким металлом, образует устойчивые соединения, в которых имеет степень окисленности +2 и +4.

Свинец на воздухе также покрывается тонким слоем оксида, для свинца характерна степень окисленности +2 и +4, более устойчивы соединения со сте пенью окисленности свинца +2.

Дисульфид молибдена МоS2 диссоциирует при температуре выше 1675 К, при обычных условиях окисляется азотной кислотой, при нагревании выше К на воздухе окисляется с образованием триоксида МоО3.

Анализ условий трения и свойств веществ, входящих в состав ПКМ, а так же результаты исследования структурно-фазовых превращений позволяют предположить, что при трении происходит термодеструкция ПТФЭ с отрывом ионов фтора. Далее возможно произвольное протекание реакций синтеза фто ридов металлов, входящих в состав бронзы БрОС-15-5.

Согласно основам химической термодинамики, направление самопроиз вольного протекания химических реакций определяется совокупным действием двух факторов:

тенденцией к переходу системы в состояние с наименьшей внутренней энергией;

тенденцией к достижению наиболее вероятного состояния.

Оба фактора, а также совместное их действие могут быть выражены коли чественно с помощью термодинамических функций: внутренней энергии U, эн тальпии Н, энтропии S, изобарно-изотермического потенциала (энергии Гиб бса) G. Стандартное изменение энтальпии и изобарного потенциала реакции рассчитывается по закону Гесса, согласно которому стандартное изменение эн тальпии Н (изобарного потенциала) реакции равно сумме стандартных энталь пий образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энтальпий образования исходных веществ. Если химическая реакция будет протекать при постоянных давлении и температуре термодинамически необратимо, Н равня ется тепловому эффекту реакции. Рассмотрим термохимические уравнения об разования фторидов:

H 298 487,8 кДж моль Cu F2 CuF H 298 630,5 кДж моль Pb F2 PbF Как видно, в рассматриваемых реакциях условие самопроизвольного про текания процесса –(G)р.т 0 выполняется. Следовательно, в процессе трения должны образовываться устойчивые соединения фторидов, что и было уста новлено рентгеноструктурным анализом поверхностных слоев образцов, под вергнутых трению.

При оценке вклада трибохимических реакций в тепловой баланс процесса трения для упрощения расчетов сделаныем следующие допущения:

бронзовый наполнитель композиционного материала, на 80% состоящий из меди, считаем медью;

продукты износа состоят из исходного ПТФЭ, деструктированного ПТФЭ, фторида меди, углеродного волокна и дисульфида молибдена;

в процессе изнашивания вся медь, попадающая в зону трения, реагирует с выделившимся при деструкции ПТФЭ фтором;

фтора выделяется столько, сколько необходимо для реакции со всей ме дью, попадающей в зону трения;

энергию атомизации меди принимаем равной энергии разрыва химиче ской связи: Cu H 197 кДж моль.

Оценку теплового эффекта производим для одного часа трения при скоро сти изнашивания 0,5 · 10-4 г/ч композиционного материала. В 0,5 · 10-4 г мате риала содержится 6 · 10-6 г меди или 0,1 · 10-6 моль. Энтальпия образования CuF2 с таким количеством меди составляет H 537,6 кДж моль 0,1моль 53,76 10 3 Дж.

Отсюда Qвыд H 298 53,8 10 3 Дж.

Образование необходимого для реакции количества фтора 0,2· 10-6 моль происходит с поглощением теплоты:

Qпог 460,5к Дж моль К 0,2 10 6 моль 92,110 3 Дж.

С поглощением тепла происходит также атомизация меди:

Qпог 197 к Дж моль К 0,110 6 моль 19,7 10 3 Дж.

Отсюда суммарный тепловой эффект трибохимических реакций Q Qвыд Qпог Qпогр 58 10 3 Дж.

Таким образом, трибохимические реакции в зоне трения идут с поглоще нием теплоты. Однако абсолютное значение теплового эффекта невелико: 58 · 10-3 Дж/ч или 1,66 · 10-5 Вт. Естественно, такая малая величина теплового пото ка не может оказать заметного влияния на термодинамику процесса, и его мож но не учитывать при анализе состояния трибосистемы.

При оценке вклада трибохимических реакций, в изменение энтропии три босистемы для тех же условий и продолжительности трения для упрощения расчетов приняты дополнительные допущения:

- ПТФЭ, подвергшийся деструкции и структурированию, имеет одинако вые с исходным ПТФЭ термодинамические характеристики;

- для ПТФЭ принимаем среднюю молекулярную массу М, равной 125000 г.

Поскольку энтропия является функцией состояния, то ее значение будет определяться термодинамическим состоянием системы. Из этого свойства эн тропии следует, что ее изменение S зависит лишь от начального и конечного состояний системы и может быть вычислено из уравнения:

S S 2 S где S1 и S2 – энтропия системы начального и конечного состояний.

Будем считать, что трение происходит при атмосферном давлении и тем пературе 298 К, и воспользуемся стандартными значениями энтропии S(298).

Учитываем изменение энтропии системы, количества вещества которой равно количеству материала, изнашиваемого в течение одного часа, 0,4 · 10-4 г. В нем содержится в начальном состоянии 0,06 · 10-4 г меди, 0,4 · 10-4 г ПТФЭ, 0,025 · 10-4 г углеродного волокна.

В результате трибохимических реакций в процессе трения, как было пока зано выше, вся медь реагирует с выделившимся фтором, образуя СuF2, и за счет этого уменьшается масса и количество ПТФЭ. Запишем количество этих ве ществ для начального и конечного состояний., рассчитаем стандартные энтро пии изменяющихся количеств веществ в системе в течение одного часа трения.

Стандартные энтропии веществ равны:

для Cu –S0(298) = 33,15 Дж/моль·К;

для CuF2 – S0(298) = 68,6 Дж/моль · К;

для ПТФЭ – S0(298) = 1,43 106 Дж/моль·К.

Изменение стандартной энтропии системы 3,087 10 6 Дж К.

S 298 S 0 S0 SCu S ПТФЭ2 ПТФЭ CuF Таким образом, анализ термодинамики трибохимических реакций показал, что при трении полимерного композиционного материала по стали происходит увеличение энтропии системы, но величина этого изменения настолько мала, что её можно не учитывать при оценке термодинамического состояния метал лополимерной трибосистемы.

ГЛАВА 4. ТРИБОФИЗИКА ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ 4.1 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ Физические процессы при изнашивании твердых тел относятся к числу наиболее важных явлений, изучаемых трибологией, поскольку трибология как научная дисциплина охватывает экспериментально-теоретические исследова ния физических (механических, электрических, тепловых, магнитных), химиче ских, биологических и других явлений, связанных с трением. Проблемы прак тического применения научных положений трибологии при проектировании, изготовлении и эксплуатации трибологических систем (узлов трения, машин, приборов, инструментов и технологического оборудования) составляют содер жание триботехники как технической науки о практическом применении три бологии.

В технической литературе и практике приборо- и машиностроения приме няется термин узел трения. Под ним понимают совокупность деталей машин, образующих узел из одной или нескольких пар трения. С этой точки зрения зу бья ковша экскаватора или лемех плуга и грунт в совокупности не образуют пару трения или узел трения.

Изнашивание - процесс разрушения и отделения частиц материала с по верхности твердого тела и(или) накопления его остаточной деформации в ре зультате совокупности взаимосвязанных физико-химических процессов при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и формы тела.

Износ - изменение размеров и формы детали в результате изнашивания, определяемое в единицах длины, объема, массы и др.

Интенсивность изнашивания - отношение износа детали к пути трения.

Интенсивность изнашивания можно оценивать так же, как отношение износа конкретной детали к другому показателю, общему для всех узлов и агрегатов данной машины. Так, для автомобилей в качестве такого показателя может быть принято число километров пробега, а для тракторов - число гектаров па хоты. В этих случаях интенсивность изнашивания характеризует отношение величины износа к объему выполненной работы.

Скорость изнашивания - отношение износа детали ко времени, в течение которого происходило изнашивание;

имеет размерность: м/с;

см3/с;

г/с.

Качество материала узла трения часто оценивают износостойкостью.

Износостойкость - свойство материала оказывать сопротивление изнаши ванию, оцениваемое величиной, обратной интенсивности изнашивания или скорости изнашивания. Величина износа деталей должна быть ограничена не которым предельным значением в зависимости от конструкции узла трения и условий эксплуатации. Предельным износом детали называют износ, при кото ром дальнейшая эксплуатация становится невозможной вследствие выхода де тали (узла) из строя, неэкономичной или недопустимой вследствие снижения надежности механизма или всего изделия.

Трение покоя - трение двух тел при микроперемещениях до перехода к от носительному движению.

Трение движения - трение двух тел, находящихся в относительном движе нии.

Сила трения- сила сопротивления при относительном перемещении одно го тела по поверхности другого под действием внешней силы, направленной по касательной к общей границе между этими телами.

Коэффициент трения - отношение силы трения двух тел к нормальной си ле, прижимающей эти тела друг к другу.

Смазочный материал- материал, вводимый на поверхность трения для уменьшения силы трения и интенсивности изнашивания.

Смазка- действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и(или) интенсивность изнаши вания.

Трение скольжения - трение движения двух твердых тел, при котором ско рости тел в точках касания различны по величине и направлению, или по вели чине, или по направлению.

Рис. 4.1. Кинетические закономерности изнашивания Изнашивание материала деталей и изменение их размеров в процессе тре ния определяются свойствами материалов, режимами трения (контактное дав ление, скорость скольжения или качения) и условиями работы узла трения (температура и свойства окружающей среды, вид смазочного материала или его отсутствие). В зависимости от названных факторов находятся и закономерно сти изнашивания трущихся поверхностей. Общая закономерность изнашивания характеризуется кинетическими закономерностями изнашивания, представ ляющими собой временные функции износа U f. Они могут иметь раз личный вид (рис. 4.1) и дают представление о скорости изнашивания, которая определяется углом наклона касательной кривой изнашивания в любой момент времени.

На рис. 4.1 видно, что кривая изнашивания 1 имеет три различных участка:

I - участок приработки, II - участок установившегося изнашивания с постоян ной скоростью и участок III - ускоряющегося (катастрофического) изнашива ния.

Следовательно, величина износа [U] является предельно допустимым из носом, а время [] соответствует ресурсу или сроку службы данного узла тре ния. Кривая 2 не имеет участков приработки и катастрофического износа и яв ляется идеальной с точки зрения износостойкости и срока службы узла трения, но такое в практике машиностроения наблюдается крайне редко и встречается лишь при изнашивании рабочих органов дорожно-строительных машин. Кри вая 3 имеет большой по времени участок приработки без выраженного участка ускоряющегося изнашивания. Иногда кинетические кривые изнашивания не имеют участка приработки (4, 5) и длительное время узел трения работает при постоянном и низком уровне скорости изнашивания (5), вплоть до выработки ресурса. Возможны и другие виды кинетических зависимостей изнашивания деталей узлов трения.

Рис. 4.2. Схема вероятностного формирования предельного износа при рассеянии приработанного износа и скорости изнашивания в установившемся режиме трения [50] Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что линейная зави симость между износом U и временем, когда скорость изнашивания посто янна, наиболее типична при работе деталей узлов трения. Для установившегося изнашивания справедливо выражение [50] (рис.4.2) U k, (4.1) где k - коэффициент износа, характеризующий свойства материалов пары тре ния и условий трения. Для оценки износа с учетом периода приработки спра ведливо выражение U U п, (4.2) где Uп - износ за период приработки.

При установлении аналитических зависимостей следует иметь в виду, что, во-первых, они должны относиться только к допустимым видам изнашивания и, во-вторых, характеризовать процесс с определенной физической закономер ностью явлений.

Давление на поверхность трения р и скорость скольжения являются ос новными параметрами, связанными с конструкцией и кинематикой сопряжения и определяющими интенсивность процесса изнашивания. Анализ большого числа исследований изнашивания различных материалов в условиях гранично го трения и трения без смазки показывает, что в общем случае скорость изна шивания может быть выражена зависимостью [50] kpm n, или U kpm n, (4.3) где m = 0,5 - 3,0 и для большинства пар трения n = 1.

Для абразивного и ряда других видов изнашивания m = n= 1, = kp. В этом случае выражение для износа получаем в виде U kp kpS, (4.4) где S - путь трения. Линейная зависимость износа от давления и пути трения для установившегося режима трения получена автором также при исследовании стальных и металлических сопряжений (плоских и сферических) в среде авиа ционного топлива [51, 52].

Из выражения (4.4) следует, что при n = 1 величина износа не зависит от скорости скольжения, а лишь от пути трения. Значение коэффициента износа k зависит от характеристик свойств применяемых материалов пары трения, усло вий в зоне контакта и, в первую очередь, от характера смазки трущихся по верхностей.

Приведенные зависимости скорости изнашивания и износа отражают об щую закономерность изнашивания материалов, они справедливы для ограни ченных условий трения и не учитывают всего многообразия физических и хи мических факторов, влияющих на рассматриваемые закономерности. Влияние последних будет проанализировано ниже, при рассмотрении механизмов изна шивания металлических и полимерных материалов.

Наблюдение за изнашиванием одноименных деталей одной партии в оди наковых машинах показало, что износ деталей носит ярко выраженный случай ный характер, обусловленный вероятностной природой контакта шероховатых поверхностей, разбросом свойств конструкционных и смазочных материалов в пределах норм технических условий и размеров деталей в пределах допусков на изготовление, широким спектром эксплуатационных нагрузок, скоростей, усло вий работы (колебания мощности машины, сопротивления рабочей среды, рельеф дороги и т.п.)- Поэтому наиболее характерен случай, когда плотность вероятности распределения скорости изнашивания f() подчиняется нормаль ному закону. В этом случае срок службы Т пары трения при предельно допус тимом износе [U] является функцией случайного аргумента, т.е.


T U, (4.5) Средний срок службы узла трения Tср U ср, (4.6) Более полная схема потери работоспособности узла трения должна учиты вать начальное рассеяние параметра U, полученное в процессе приработки.

Следовательно, срок службы узла трения является функцией двух независимых случайных аргументов an и :

T U an /, (4.7) где ап - начальный параметр - износ в период приработки. Если случайные ар гументы an и распределены по нормальному закону, то и параметр износа U для каждого значения времени будет распределен по тому же закону с парамет рами (рис. 4.2):

математическое ожидание:

U ср an срT, (4.8) среднее квадратичное отклонение:

a T 2, 2 2 (4.9) n где аan - математическое ожидание износа приработки и an - среднее квадра тичное отклонение случайного параметра аn. При заданном ресурсе T (сроке службы узла трения) вероятность безотказной работы, т.е. вероятность того, что износ не будет больше допустимого, определяется выражением U max an срT PT 0,5 Ф (4.11) an T 2 где Ф - нормированная функция Лапласа, 0 Ф 0,5;

Umax - максимально до пустимый износ.

Наблюдающийся на практике большой разброс величины износа однотип ных деталей узлов трения делает весьма затруднительной расчетную оценку износа детали с использованием детерминированных моделей, описывающих процессы изнашивания.

4.2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Физические модели процессов изнашивания материалов характеризуются качественным описанием физических и физико-химических процессов, разви вающихся при фрикционном взаимодействии и приводящих к изменению структуры и свойств контактирующих материалов и их изнашиванию.

Наибольший экспериментальный материал накоплен при изучении меха низма изнашивания металлических материалов, занимающих ведущее место среди конструкционных материалов, применяемых в узлах трения машин. Не зависимо от вида трения металлических пар трения механизм изнашивания в большинстве случаев содержит однотипные процессы и характеристики, клас сифицированные в 1953 г. Е.М. Швецовой и И.В. Крагельским. Они предложи ли при анализе процесса изнашивания расчленить его на три явления: взаимо действие поверхностей трения;

изменения, происходящие в поверхностном слое металла;

разрушение поверхностей. Рассмотрим каждое явление отдельно, хотя в реальности они происходят одновременно, взаимно влияя друг на друга.

Взаимодействие поверхностей трения может быть механическим и моле кулярным. Механическое взаимодействие выражается во взаимном внедрении и зацеплении неровностей поверхностей в совокупности с их соударением в случае скольжения грубых поверхностей. Молекулярное взаимодействие про является в виде адгезии и схватывания. Адгезия не только обусловливает необ ходимость приложения касательной силы для относительного сдвига поверхно стей, но и может привести к вырывам материала. Схватывание возникает толь ко при взаимодействии металлических материалов и отличается от адгезии бо лее прочными связями. Оно наблюдается при разрушении масляной пленки и взаимном внедрении поверхностей.

Прежде чем перейти к рассмотрению изменений, происходящих в поверх ностном слое металла при фрикционном взаимодействии, отметим, что хруп кость и пластичность твердого тела не являются свойствами, присущими ему независимо от напряженного состояния. При одних напряженных состояниях, определяемых совокупностью внешних механических воздействий, тело может быть пластичным, а при других - хрупким. При всестороннем равномерном растяжении материал становится хрупким, так как пластические деформации в нем не развиваются. В случае неравномерного всестороннего сжатия в зависи мости от соотношения главных напряжений тела могут находиться в пластич ном, хрупком и переходном состоянии.

Рассмотрим напряженное состояние элемента твердого тела (рис. 4.3) на площадке фактического контакта в виде одной из граней этого элемента. Все грани элемента будут находиться под сжимающими напряжениями, поскольку под действием приложенной нормальной нагрузки по оси X элемент должен увеличиваться в направлении осей У и Z, но этому препятствует окружающий материал. На площадке контакта действует сила трения, поэтому элемент нахо дится под действием не только нормальных x, но и касательных напряжений, например y Такое напряженное состояние способствует пластическому тече нию материала. Исследования рабочих поверхностей деталей машин в парах трения и опытных образцов после их испытания показывают, что все металлы в условиях трения в пределах активного слоя подвергаются пластическому де формированию. Активным слоем или активным объемом называют слой (объ ем), который примыкает к контактирующей поверхности элемента (детали) па ры трения и в котором могут происходить различные физико-химические изме нения, инициированные трением.

Рис. 4.3. Схема напряженного Рис. 4.4. Изменение микротвердости состояния элемента твердого тела алюминиевого сплава В95, упрочнен на площадке контакта при трении ного имплантацией ионов меди 1 - ис ходное состояние;

2 - после испытаний на трение Изменения в поверхностном слое вызываются деформацией, повышением температуры и химическим действием окружающей среды при трении.

Многократные упругие деформации из-за несовершенства структуры ма териала и неровностей поверхности приводят в определенных условиях к уста лостному выкрашиванию поверхностей качения, а многократные деформации микронеровностей поверхностей скольжения разрыхляют структуру и приводят к накоплению дефектов.

Пластическое деформирование изменяет структуру металла поверхностно го слоя и складывается из следующих четырех наиболее важных элементарных процессов: скольжение по кристаллографическим плоскостям;

двойникование кристаллов;

отклонение атомов от равновесного расположения в решетке;

раз рушение структуры.

Смещение кристаллических зерен сопровождается частичным нарушением связей, появлением различных дефектов структуры (дислокаций, вакансий), увеличением их плотности. В результате при возрастании напряжений при мно гократном их повторении происходит объединение дефектов, появляются мик ротрещины, разрыхление и разрушение структуры.

Пластическая деформация при температуре ниже температуры рекристал лизации приводит к наклепу поверхностного слоя - его упрочнению, при кото ром кристаллы сильно деформируются и поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации, т.е. в направлении скольжения. В то же время у самой поверхности структура несколько ослаблена, микротвердость у поверхности также снижается, увеличиваясь по мере удаления от поверхно сти и достигая максимума на некоторой глубине. На рис. 4.4 приведены экспе риментальные данные по изменению микротвердости, полученные автором при испытании алюминиевого сплава В95 в паре с композиционным материалом на основе политетрафторэтилена.

Из графика видно, что максимальная микротвердость наблюдается на рас стоянии 5-6 мкм от поверхности, снижаясь в 3-5 раз на расстоянии 2-2,5 мкм.

При этом наблюдается снижение микротвердости в результате фрикционного взаимодействия вблизи поверхности трения.

По условиям эксплуатации изделия или в результате трения температура поверхностных слоев может быть выше температуры рекристаллизации. В этих случаях поверхностный слой не наклепывается, а переходит в состояние повы шенной пластичности, размягчения. В результате происходит выглаживание поверхности за счет растекания всего металла или одной легкоплавкой фазы сплава. Это было показано М.М. Снитковским на примере размазывания одной из разновидностей фосфидной эвтектики в чугунах.

Высокая температура и пластическая деформация способствуют развитию диффузионных процессов;

в итоге возможны обогащение поверхностного слоя некоторыми элементами (например, поверхности стали углеродом), коагуляция структурных составляющих, взаимное диффузионное растворение материалов деталей пар трения.

При значительном локальном повышении температуры и последующем резком охлаждении поверхности окружающей холодной массой на поверхности металла могут образовываться закалочные структуры. Этому способствует вы сокое контактное давление, понижающее температуру некоторых структурно фазовых превращений. Высокие градиенты температур в совокупности с пла стической деформацией и инициируемыми структурно-фазовыми превраще ниями создают в металлах и сплавах высокие внутренние напряжения, которые могут порождать дефекты структуры и ее ослабление или разрыхление. В усло виях высоких удельных нагрузок и температур при трении возможно образова ние магмы-плазмы (рис. 4.5), установленное при микроскопическом исследова нии зоны контакта деталей.

Взаимодействие микровыступов при трении происходит в течение очень короткого времени (10-7 – 10-8 с), за которое к контакту подводится большое ко личество энергии. Для таких условий законы классической термодинамики не выполняются;

материал тонкого поверхностного слоя преобразуется, в резуль тате в зоне соударения неровностей поверхностей образуется магма-плазма.

Этот процесс сопровождается эмиссией электронов.

Рис. 4.5. Модель магмы-плазмы:

1 – исходная структура;

2 – расплавленная структура;

3 – плазма;

4 - электроны трибоэмиссии В среде воздуха или смазочного масла на обнажающихся при изнашивании чистых металлических поверхностях образуются окисные пленки в результате действия кислорода воздуха или кислорода, содержащегося в масле и его пере кисях. Окисные пленки предохраняют поверхности деталей от схватывания и связанного с ним глубинного вырывания и имеют большое значение не только при трении без смазочного материала и граничной смазке, но и при полужидко стной смазке.


Металлические поверхности, взаимодействуя с химически активными при садками в масле, покрываются пленками химических соединений, роль которых аналогична роли окисных пленок. Пленки эффективно защищают поверхности от изнашивания, если скорость их образования превышает скорость их изнаши вания. В результате разложения смазочного материала при высокой температу ре возможно насыщение металлических поверхностей трения углеродом, что может приводить к изменению структуры и свойств поверхностного слоя.

Для фрикционного контакта металлических поверхностей трения обосно вана следующая модель разрушения фрикционного контакта поверхностей [1].

Суммарная площадь случайных пятен контакта незначительна по сравнению с номинальной поверхностью контакта. При относительном перемещении дета лей происходит разрушение контакта в данных точках и в контакт вступают случайно совпадающие другие сочетания микровыступов. Вступившие в кон такт микровыступы испытывают сложное напряженно-деформированное со стояние под действием нормально приложенной нагрузки и движущих сил, за трачиваемых на преодоление силы трения. Напряжения в контакте микровы ступов соизмеримы с пределом текучести материала, а напряжения на некото рой глубине - упругие, материал детали в целом пластически не деформирует ся. Фрикционный контакт состоит из пограничного и подповерхностного слоев (рис. 4.6). Пограничный слой охватывает область пластически деформированно го материала, в котором реализуется сдвиг (разрыв скорости) одной детали от носительно другой.

Пограничный слой характеризуется большой пористостью, обусловленной наличием дефектов (микротрещин, вакансий, дислокаций, внедренных атомов).

Сдвиг реализуется по ряду плоскостей скольжения, касательные напряжения на которых достигли предела текучести материала пограничного слоя. С увеличе нием плотности дислокаций в поверхностном слое сопротивление их скольже нию увеличивается, что приводит к деформационному (а в случае трения к фрикционному) упрочнению.

Таким образом, пограничный слой можно рассматривать как некоторое третье тело, состоящее из материала, находящегося в состоянии пластического течения. Структура его сложна и непостоянна во времени. Стационарное со стояние пограничного слоя представляется как термодинамическое равновесие процессов разрушения и восстановления атомно-молекулярных связей частиц диспергированной среды, сопровождаемое изменением массы (вынос из зон контакта диспергируемого материала) и рассеянием энергии.

Рис. 4.6. Схема фрикционного контакта на микроуровне I - пограничный слой;

II - подповерхностный слой;

1- граница фактического контакта;

2 - субмикротрещины;

3 - микропоры В подповерхностном слое происходят перераспределение локальных, дей ствующих со стороны пограничного слоя, нагрузок на нижележащие слои ма териала и диссипация энергии, генерируемой в поверхностном слое в процессе пластического сдвига. Материал подповерхпостного слоя находится в состоя нии упругой или упругопластической деформации. Под действием нестацио нарных, случайных нагрузок со стороны пограничного слоя материал подпо верхностного слоя испытывает знакопеременные нагрузки сжатия-растяжения.

В процессе фрикционного взаимодействия шероховатых поверхностей происходит непрерывное разрушение и восстановление микрообъемов вещест ва в пограничном слое в результате пластического деформирования, что приво дит к разрыхлению этого вещества, диспергированию и выносу разрыхленного вещества из зоны контакта, т.е. к изнашиванию. Адсорбционно-химическое взаимодействие разрыхленной структуры с внешней средой способствует за медлению восстановительных процессов. При небольших нагрузках на трибо сопряжение пограничный слой формируется лишь на микроскопических пятнах фактического контакта. При этом наибольший масштаб дефектов его структуры ограничивается субмикропорами. Соответственно отделяемые частицы износа имеют малые (не более 1 мкм) размеры. В условиях больших нагрузок в погра ничный слой втягиваются более глубокие слои материала, ограниченные кон турной площадью контакта и характеризующиеся дефектами низшего порядка (микропорами). При этом размер отделяющихся частиц износа увеличивается более чем на порядок. Процесс изнашивания носит усталостный характер;

об разование фрагментов изношенного материала происходит через определенное многократное число взаимодействий.

Поверхностный слой находится в поле более высокого силового воздейст вия от внешних сил по сравнению с подповерхностным слоем. Между слоями постоянно протекают массообменные процессы. Разрыхление и последующее разрушение подповерхностного слоя приводят к втягиванию в поверхностный слой продуктов разрушения подповерхностного слоя.

Одним из механизмов массообмеиного процесса между слоями является ротационный. Суть его в следующем. За движущимся микровыступом возни кают растягивающие напряжения. Если эти напряжения превышают предел те кучести материала, появляется микротрещина. Происходит перераспределение напряжений, фрагменты деформированного слоя превращаются в "катки", и возникает как бы турбулизация материала поверхностного слоя с интенсивным массообменом. Такие "катки" называют молями. При качении они приобретают сферическую форму и, перекатываясь, разрыхляют подповерхностный слой ма териала (рис. 4.7). При перекатывании происходит дальнейшее диспергирова ние молей, часть из них выносится за пределы области контакта, т.е. происхо дит изнашивание материала.

Разрушение поверхностей трения, обнаруживаемое визуально или под микроскопом, происходит в результате отдельных элементарных процессов, вид и сочетание которых зависят от свойств материалов и условий трения. Д.Н.

Гаркунов выделяет следующие элементарные виды разрушения.

Микрорезание. При внедрении на некоторую глубину твердая частица аб разива или продукта износа может произвести микрорезание материала пар трения с образованием микростружки. Микрорезание при трении проявляется редко, так как глубина внедрения при заданных нагрузках в большинстве слу чаев бывает недостаточна для резания.

Рис. 4.7. Схема ротации материала в микроконтакте (а) и образование моля (б) Отслаивание. Материал при пластическом течении может оттесняться в сторону от поверхности трения и после утраты способности к дальнейшему те чению – отслаиваться. В процессе течения материал наплывает на окисные пленки и теряет связь с основой. Если при линейном и точечном контакте тел напряжения по глубине слоя больше сопротивления усталости материала, то при работе образуются трещины, приводящие к чешуйчатому отделению мате риала. Такое явление наблюдается на закаленных или цементованных сталях.

Отслаиванию способствуют дефекты металла в виде шлаковых включений, свободного цементита и т.п., а также значительные остаточные растягивающие напряжения.

Выкрашивание. Для выкрашивания характерна произвольная форма рако винок, язвинок с рваными краями, образующихся в местах отделения частиц материала. Выкрашивание наиболее распространенный вид повреждения рабо чих поверхностей деталей в условиях трения качения. Выкрашиваться могут твердые структурные составляющие (фазы) сплава после того, как износится или значительно деформируется его мягкая основа, частицы белого слоя, час тицы основной массы серого чугуна, окаймленные включениями свободного графита, твердые окисные пленки на сталях, чугунах и алюминиевых сплавах или частицы металлизационного покрытия и т.д.

Выкрашиванию способствуют растягивающие остаточные напряжения в поверхностном слое после механической обработки, трещины после химико термической обработки и закалки, а также значительные термические напряже ния, возникающие при трении вследствие неудовлетворительной смазки.

Непосредственно выкрашиванию предшествуют образование и развитие трещин в поверхностном слое, отделяющие единичные малые объемы от ос тального материала. Следовательно, трещинообразование является составной частью процесса выкрашивания и отслаивания материала. Образование трещин вследствие термических напряжений может охватывать значительные участки поверхности и на определенной стадии развития служить браковочным призна ком и должно рассматриваться как особый вид повреждения поверхностей тре ния.

Глубинное вырывание. Этот вид повреждения поверхностей трения возни кает при относительном движении твердых тел, когда образовавшийся вследст вие молекулярного взаимодействия спай (схватывание микронеровностей) ока зывается прочнее одного или обоих взаимодействующих материалов. Разруше ние в этом случае происходит на некоторой глубине одного из тел. Поверхно сти разрушения пластичных материалов представляют собой выступающие, вытянутые в направлении движения гребни и суживающиеся в глубь материала конусы. При этом прилегающие к местам вырывов участки подвергаются в большей или меньшей степени пластической деформации. Вырванная часть ма териала, будучи прочно закрепленной на сопряженной поверхности, образует слой перенесенного материала. Может происходить процесс схватывания и пе реноса отдельных структурных составляющих сплава, в то время как остальные составляющие будут уноситься в смазочный материал или уходить из зоны трения.

Разрушение поверхностей трения при изнашивании может происходить в субмикроскопических масштабах, когда вместе со смазочным материалом или воздухом уносятся обломки кристаллических образований, зерен. Размер час тиц продуктов износа может изменяться от неразличимых газом пылинок до нескольких миллиметров. Чистые (ювенильные) поверхности в процессе их об разования при отделении частиц износа окисляются, сами частицы износа в дальнейшем дробятся, слипаются, прилипают и впрессовываются в сопряжен ные поверхности. Продукты износа участвуют в процессе изнашивания в каче стве промежуточной среды между поверхностями трения. Взаимное внедрение неровностей поверхностей, глубинное вырывание материала, адгезия и спрес совывание продуктов износа предопределяют перенос материала с одной по верхности на другую.

Перенос материала. В механизме изнашивания твердых тел перенос мате риала с одной поверхности на другую играет особо важную роль. Он характе рен для всех видов трения, кроме трения при жидкостной смазке, и обнаружи вается при таких технологических операциях, как резание, клепка и сборка резьбовых соединений. При выполнении этих операций металл переносится с резца на обрабатываемую поверхность (и в обратном направлении), с пневма тического молотка на заклепки, с ключа на гайки болтов. Перенос материала происходит отдельными частицами, средний размер которых имеет определен ную величину для данных условий трения.

Перенос материала не определяет и не характеризует износ поверхностей трения, поскольку перенесенная частица может многократно переходить с од ной поверхности трения на другую и обратно. Износ проявляется в том случае, когда перенесенные частицы уносятся из зоны трения. Это определяется усло виями процессов прямого и обратного переноса и зависит от конечного меха низма отрыва перенесенной частицы, в частности от ее окисления или же воз никновения неблагоприятных напряжений на границе раздела между частицей и подложкой.

Описанный механизм изнашивания металлических материалов отражает процессы изнашивания независимо от вида трения и режима смазки. В рабочих органах машин процесс изнашивания может быть расчленен, так же как в парах трения, на элементарные акты разрушения. В отличие от деталей узлов трения инструмент и рабочие органы машин в каждый момент времени взаимодейст вуют с новыми поверхностями обрабатываемого материала. Несмотря на общ ность основных этапов механизма изнашивания металлических материалов, конкретные виды изнашивания (абразивное, окислительное, водородное и т.д.) имеют свои особенности, которые рассмотрены ниже.

4.3. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ ПОЛИМЕРОВ Механизм изнашивания полимерных материалов имеет свои особенности, определяемые их строением и свойствами. Объемная и поверхностная прочно сти полимерных материалов характеризуются их структурно-чувствительными свойствами и резко изменяются в зависимости от состояния материала, вида и параметров внешнего воздействия, температуры и условий окружающей среды.

Полимеры имеют более сложное структурное строение, чем металлы. В поли мерах, как правило, одновременно присутствуют аморфная и кристаллическая фазы: надмолекулярная структура характеризуется большим разнообразием молекулярных образований (цепи, глобули, фибриллы и т.д.).

Несмотря на большое многообразие, все надмолекулярные структуры можно отнести к одной из следующих четырех групп:

1) глобулярные;

2) фибриллярные - характерные для начальных стадий кристаллизации хо рошо упорядоченных аморфных полимеров;

3) крупнокристаллические (сферолиты, монокристаллы) - наблюдающиеся на более поздних стадиях кристаллизации;

4) полосатые - характерные для полимеров, находящихся в высокоэла стичном состоянии (каучук и другие эластомеры).

Кристаллы полимеров отличаются от обычных низкомолекулярных кри сталлов (атомных или молекулярных), которые в механическом, кинетическом и термодинамическом смысле являются квазиизотропными, так как силы связей между узлами в направлении различных кристаллографических осей практиче ски не различаются. При кристаллизации линейных полимеров ситуация резко изменяется, так как появляется некоторая преимущественная ось, совпадающая с направлением цепи главных валентностей. В этом направлении связи между узлами ковалентные и равнопрочность всей решетки исчезает.

Внешние воздействия оказывают более существенное и сложное влияние на полимеры, чем на металлы. Так, при незначительном изменении температу ры полимеры из стеклообразного состояния переходят в высокоэластическое и вязкотекучее и наоборот. Поэтому в связи с переходом основной части работы трения в тепловую энергию управление температурой в зоне контакта поли мерных материалов представляет собой актуальную и трудную задачу. Влияние дефектов поверхности на прочность полимеров значительно сильнее, чем у ме таллов. Это требует внимательного отношения к условиям контактного взаимо действия, природе и качеству поверхности контактирующих тел Полимерные материалы более инертны к действию рабочих сред, но металлы, с которыми они контактируют, весьма чувствительны к ним и это действие следует учиты вать.

Рассмотрим кратко механизм объемной прочности полимеров. Разруше нию в полимерах предшествует значительная вязкотекучая деформация в окре стностях трещины, сопровождающаяся рассеянием энергии упругой деформа ции. Сложность оценки прочности полимеров состоит в том, что они могут на ходиться в нескольких физических состояниях, которые существенно отлича ются по механическим свойствам и механизмам разрушения. Наличие в поли мерах двух резко различающихся типов взаимодействия между атомами: боль ших химических сил (связей), действующих вдоль цепных макромолекул, и ма лых сил (слабых связей) межмолекулярного взаимодействия - определяет воз никновение неоднородности распределения механических напряжений в изо тропных полимерах.

Структура полимерного материала способствует чрезвычайно неравно мерному распределению внутренних усилий между отдельными молекулами.

Основную нагрузку несут не более 20% цепных молекул. В основе разрушения наиболее нагруженных молекул лежит термо-флуктуационный механизм, со гласно которому некоторые разрушенные связи восстанавливаются, но с рос том нагрузки число актов разрушения превышает число восстановлений (ре комбинаций). В соответствии с термофлуктуационной (кинетической) концеп цией долговечность нагруженного тела как фундаментальная характеристика механической прочности отражает усредненную скорость протекания разруше ния, связанного с накоплением повреждений в твердом теле. Систематические экспериментальные исследования долговечности твердых тел различной при роды, в том числе и полимерных, привели к установлению основной законо мерности, связывающей напряжение, абсолютную температуру и долговеч ность, известной как уравнение долговечности Журкова [53].

U Aexp 0, (4.12) kT где А - постоянная, зависящая от вида материала;

U0 - энергия активации раз рушения при отсутствии напряжения;

- напряжение;

- структурно чувствительный коэффициент;

k - постоянная Больцмана. Экспериментальные исследования большого числа полимеров, посвященные изучению температур но-временной зависимости прочности полимеров, показывают, что параметр U в уравнении Журкова не зависит от изменения молекулярной массы (длины макромолекул), ориентации макромолекул (технологии получения и вытяжки) и пластификации (введения пластификатора). Вместе с тем параметр заметно изменяется во всех этих случаях. Согласно этим данным энергия активации разрушения нечувствительна к изменениям структуры и может характеризовать свойства полимерного материала в качестве одной из констант. Параметр, на против, является структурно-чувствительным.

Наблюдающаяся устойчивость энергии активации разрушения U0 позволя ет предполагать, что элементарными актами, приводящими к разрушению по лимеров, являются термофлуктуационные разрывы напряженных химических связей в макромолекулах, и представить механизм разрушения твердых тел как термофлуктуационный процесс распада межатомных связей и возникновения первичных разрывов сплошности, субмикро- и микротрещин [54]. Наличие внешних нагрузок приводит к увеличению вероятности разрыва, придает на правленность процессу и препятствует рекомбинации разорванных цепей. При этом слагаемое характеризует структурно-энергетическое состояние твердо го тела, которое оно приобретает под действием внешних энергетических фак торов.

Необходимо обратить внимание на тот факт, что, хотя уравнение Журкова формально отражает роль теплового движения в прочности, в нем в явном виде не фигурируют фундаментальные теплофизические (термодинамические) ха рактеристики теплового движения, например такие, как теплоемкость (гармо нические колебания), тепловое расширение (ангармонические колебания), эн тропия (упорядоченность теплового движения). Тем не менее, в работе [55] ки нетическая концепция термофлуктуационной теории прочности успешно ис пользована для оценки интенсивности изнашивания твердосмазочных покры тий в зубчатых передачах.

Уравнение Журкова отражает температурно-временную зависимость прочности твердых тел при простом одноосном нагружении (растяжении). В то же время в процессе трения поверхностные слои трущихся тел испытывают на пряжения различного вида и значительные деформации (особенно полимерные тела), приводящие к возникновению и накоплению микродефектов и к струк турно-фазовым превращениям, которые сопровождаются изменением внутрен ней энергии, энтропии и других термодинамических параметров. Изменение названных термодинамических характеристик твердых тел (систем) наблюдает ся также при сжатии и растяжении тел. Подтверждение этому получено в ряде работ. Так, накопительный характер разрушения, наблюдаемый при объемной усталости, отмечен при изнашивании полимерных материалов [56]. Убедитель ным доказательством общности природы и механизма разрушения при фрикци онном и одноосном нагружении являются полученная параллельность кривых фрикционной и объемной усталостей резин [57] и снижение сопротивления фрикционной усталости образцов полимерного материала, предварительно подвергнутых воздействию циклически изменяющейся осевой нагрузки или из гибу [58].



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.