Введение к работе
Актуальность темы. Самоорганизация, при трении связывается обычно с адаптивным поведением элементов трибосистемы, что проявляется в уменьшении силы трения и износа контактирующих тел. В ряде случаев, например, при реализации эффекта безызносности, самоорганизация обеспечивает уникальные триботехнические характеристики пары трения: коэффициент трения ~10 3 и интенсивность изнашивания ~1012 .
В настоящее время фундаментальные теоретические* особенности самоорганизации при трении изучены не достаточно полно, что обу-словленно практическим отсутствием методик, позволяющих получать в реальном масштабе времени информацию о физико-химических свойствах поверхности фрикционного контакта в ходе эволюции трибосистемы. Среди небольшого количества методов физико-химического анализа, которые можно использовать для этих целей особое место занимают электрохимические, позволяющие in situ исследовать механизм формирования и структуру граничных слоев на поверхности металлов. Однако они редко применяются в практике трибологических, исследований. Так, практически не исследованы электрохимические свойства фрикционного контакта при трении в режиме безызносности даже в классической трибосистеме «латунь-глицерин-сталь», хотя участие электрохимических механизмов в формировании особой структуры граничного слоя при реализации избирательного переноса не вызывает сомнения. Кроме того, эволюционный переход трибологических систем к сверхантифрикционности и безызносности до сих пор не связан с прямыми экспериментальными наблюдениями изменений физико-химических свойств поверхности контакта.
В связи с этим поиск средств и методов, позволяющих осуществлять контроль и управление трибологическими объектами в процессе их самоорганизации представляется несомненно актуальным.
Кроме того, поскольку химический состав трнбоснстсмы предопределяет как саму возможность самоорганизации при трении, так и се триботехнические свойства, а в трибосистеме «латунь - глицерин -сталь» смазочная среда является электролитом, где электрохимические механизмы взаимодействия трущейся поверхности со смазкой в процессе трения, несомненно, играют одну из ведущих ролей, то актуальность темы работы обусловлена tиu, .j^ШЭД^^ИWlb, опре-
. | * БИБЛИОТЕКА 1
деления роли электрохимических процессов в механизме формирования граничных слоев при самоорганизации в режиме безызносности. Основанием для выполнения работы служили: программы Министерства образования и науки Российской федерации: «Университеты России» за 1994- 1998г.г., «Экспортные технологии и международное сотрудничество» на 1998-2000г.г., «Научные исследования высшей школы в области производственных технологии» (код 01.01.03.) за 1999-2000г.г.
Цель работы. Целью работы является исследование электрохимических свойств поверхности фрикционного контакта и механизма образования сервовитной и серфинг пленок при трении медных сплавов по стали в водно-спиртовых средах, изучение кинетики трибоэлектрохи-мических превращений материалов в зоне трения и выявление механизма фрикционного взаимодействия для обеспечения возможности контроля и управления триботехническими свойствами узлов трения в процессе самоорганизации в условиях избирательного переноса. Для реализации данной цели необходимо решение следующих задач:
разработка методики измерения коррозионного потенциала поверхности трения в процессе фрикционного взаимодействия;
экспериментальное обоснование взаимосвязи электрохимических и триботехнических характеристик системы;
исследование кинетики и механизма анодного растворения металлов в водных растворах одно-, двух- и трехатомных спиртов в стационарных условиях и при трении;
изучение особенностей коррозионного поведения металлов и сплавов, при трении в водно-спиртовых средах и учет этих особенностей в механизме самоорганизации;
выявление трибологических и электрохимических проявлений самоорганизации в ходе фрикционного взаимодействия в режиме избирательного переноса.
Научная попита и значимость. В работе впервые проведено исследование и сопоставление триботехнических и электрохимических характеристик поверхности трения трибосистем «медный сплав- водный раствор спирта -сталь» в систематическом ряду одно-, двух- и трехатомных спиртов. Выявлено влияние атомности и длины углеводородной цени спиртов на кинетику анодных процессов в стационарных условиях и при трении. Изучена кинетика электрохимических процессов на поверхности трения в процессе фрикционного взаимодействия
медных сплавов и стали в водно-спиртовых средах. На основании экспериментальных данных обсуждены возможные механизмы самоорганизации в режиме безызносности с учетом трибохимических и электрохимических превращений в зоне фрикционного взаимодействия. Практическая ценность. В ходе выполнения работы разработаны методики потенциодинамических и хронопотенциометрических исследований в процессе фрикционного взаимодействия, позволяющие осуществлять оперативный контроль электрохимических характеристик трибосистемы. Разработана конструкция трибоэлектрохимиче-ского измерительного комплекса. Выполнено аппаратурное оформление его аппаратно-программной подсистемы многопараметрического оперативного контроля состояния трибосопряжения. на базе ПК, специализированного контроллера ввода-вывода L-205 с процессором ЦОС ADSP-2105 и потенциостата ПИ-50.1.1. Результаты диссертационной работы внедрены в гальваническом цехе ОАО НПП КП «Квант» для контроля качества металлических покрытии с ожидаемым экономическим эффектом 58 тыс. руб.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на: International Conference Of Colloid Chemistry and Physical-Chemical Mechanics,- Moscow, 1998; Втором Всероссийском семинаре «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации о современно?.! материаловедении, - Воронеж, -1999; Международной конференции «Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте»,- Самара, — 1999; Второй и Трегьей Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов». Новочеркасск, -1999, 2000, а также на ежегодных конференциях профессорско- преподавательского состава ДГТУ 1998-2000.
Публикации. По результатам работы опубликовано 12 печатных работ в отечественной и зарубежной печати.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, общих ВЫВОДОВ по работе, списка использованной литературы и приложений. В работе (йи страниц, ^таблиц, $0рисунков и список литературы из ЛС& наименований.
