Эксплуатационное свойство материала, характеризующее его способность сопротивляться изнашиванию.

Трение - комплекс физико-химических явлений в зоне контакта поверхностей двух перемещающихся относительно друг друга тел, в результате чего в этой зоне возникают контактные силы.

Трение как физико-химический феномен принято разделять на виды по двум идентифицирующим признакам:

классификация видов трения, реализуемого в конкретных трибосопряжениях технических устройств, представлена на рис.1. Как видно из рисунка трение присуще всем без исключения техническим устройствам, в которых имеет место контактирование деталей, поэтому в настоящее время трибология фундаментальная и инженерная развиваются бурными темпами.

В общем виде физическая картина трения может быть представлена следующим образом. При функционировании технического устройства на дискретных площадках фактического контакта развиваются высокие удельные давления, которые в сочетании со скольжением, обусловливающим значительные температурные градиенты в объемах материала контактирующих элементов, прилежащих к зонам касания взаимодействующих элементов, создают в них специфическое напряженно-деформированное состояние, которое не имеет аналога при объемном нагружении.

Интенсивное механо-термическое воздействие на материал, осложненное влиянием окружающей среды на свойства поверхностных слоев, приводит к модифицированию материала в микро- и макрообъемах, прилежащих к поверхности контакта.

Вторым процессом контактного взаимодействия при трении является изнашивание взаимодействующих элементов.

Изнашивание - это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации.

Локальные свойства модифицированного поверхностного слоя в сочетании с объемными свойствами материала определяют сопротивление взаимодействующих элементов контактному нагружению, называемому И. материала.

Рис.1. Классификационная схема видов трения

При соприкосновении под нагрузкой двух элементов технического устройства сопряженными поверхностями, сопровождающемся их относительным перемещением, в поверхностных слоях элементов возникают механические и молекулярные взаимодействия, которые приводят к развитию контактных деформаций, после достижения которыми предельных значений наступает контактное разрушение, именуемое износом.

Износ - результат изнашивания, определяемый в установленных единицах.

Существуют разнообразные методы измерения износа от простейших, когда обычными средствами производят измерение размеров изнашивающихся деталей, до методов, использующих ядерно-физические процессы. Классификация методов измерения износа приведена в табл.1.

Наиболее целесообразны дифференциальные методы измерения износа (микрометрирования, искусственных баз и др.), которые позволяют определить распределение износа по всей поверхности трения взаимодействующих элементов и оценить влияние, которое оказывает неравномерность износа на выходные параметры изделия. В ряде случаев применяются также методы оценки износа по выходным параметрам сопряжения.

В инженерной практике для расчета трибосопряжений используют две количественные характеристики протекания процесса изнашивания во времени и пространстве. Кинетической характеристикой процесса изнашивания является скорость изнашивания, а пространственной - интенсивность изнашивания.

Скорость изнашивания g - отношение величины износа ко времени, в течение которого он возник.

Скорость изнашивания может определяться, опираясь на различные характеристики износа (толщину, массу или объем), в этом случае будем иметь скорость изнашивания линейную g_h, по массе g_m или объему g_v. Следует различать среднюю и мгновенную скорость изнашивания.

Средняя скорость изнашивания представляет собой отношение конечного приращения величины износа дh, дm, дv к интервалу времени дt

g_h =Δ h/Δt, g_m = Δm/Δt, g_v = Δv/Δt. (1)

Таблица 1

Классификация методов измерения износа

поверхностей трения

Метод измерения		Разновидности метода
Интегральный	Оценка суммарного износа	По изменению массы образца (массовый Δm) По изменению объема образца (объемныйΔ V) Измерение зазора сопряжения (линейный износ Δh)
	Продукты износа в смазке	Химический анализ Спектральный анализ При помощи радиоактивных изотопов
Дифференциальный	Микрометрирование	Измерение размеров Профилографирование
	Метод искусственных баз	Метод отпечатка Метод лунок Метод слепков
	Метод поверхностной активации	Активация участка Применение вставок
Изменение выходных параметров сопряжения		Измерение: Коэффициента трения; Утечек или расхода смазки; Температуры

Мгновенная скорость изнашивания находится как отношение бесконечно малых приращений износа и времени, т.е. отношение их дифференциалов.

Скорость изнашивания имеет размерность, соответствующую размерностям входящим в формулу для ее определения величин:

[g_h] = м/с; [g_m] = кг/с; [g_v] = м³/с.

Линейная скорость изнашивания используется при расчетах трибосопряжений на долговечность. Скорость изнашивания по массе и объему находит в инженерных трибологических расчетах значительно меньшее применение.

Второй, пространственной характеристикой протекания процесса изнашивания является интенсивность изнашивания.

Интенсивность изнашивания I - отношение величины износа к пути трения l, на котором происходил этот износ.

если в качестве износа принята линейная характеристика Δh, то это будет линейная интенсивность изнашивания I_h. Может быть также интенсивность изнашивания по массе I_m , и объемная интенсивность изнашивания I_v

I_h = Δh/Δl, I_m = Δm/Δl, I_v = Δv/Δl. (2)

Линейная интенсивность изнашивания величина безразмерная, поскольку в числителе и знаменателе величины с одинаковой размерностью. I_m и I_v - величины размерные:

[I_m] = кг/м; [I_v] = м³/м.

Количественно И., обозначаемая в общем случае, И определяют как величину, обратную или износу, или скорости изнашивания, или интенсивности изнашивания:

И =Δh^-1, в этом случае [И] = м^-1;

И = Δm^-1; в этом случае [И] = кг^-1

И =Δv^-1; в этом случае [И] = м^-3.

И. применяется в основном для анализа качественно характера процесса изнашивания материала, а интенсивность изнашивания удобна для построения статистических моделей при трибологических исследованиях.

Б.П.Сафонов , А.В.Бегова