ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 230 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ (рис. 5, а–в, рис. 6, а–в и рис. 7, а–в). Анализ графика на рис. 5, а показывает, что удельная скорость изнашивания материала M1 проявляет выраженную зависимость от нагрузки и скорости скольжения. При этом крутизна изменения удельной скорости изнашивания в зависимости от нагрузки выше, чем в зависимости от скорости скольжения, что свидетельствует о доминирующем влиянии нагрузки на интенсивность изнашивания материала M1. Контуры на рис. 5, б указывают на более сильное влияние нагрузки, чем температуры, на удельную скорость изнашивания, что также подтверждает преобладающую роль нагрузки в определении износостойкости материала M1 в исследованных условиях. График на рис. 5, в демонстрирует более высокий градиент изменения скорости изнашивания вдоль оси скорости скольжения по сравнению с осью температуры, что свидетельствует о несколько большем влиянии скорости скольжения на характер изнашивания материала M1 по сравнению с температурой. На рис. 6, а–в представлена зависимость износа материала M2 от нагрузки, температуры и скорости скольжения. При увеличении значений параметров возрастают сила трения и температура в зоне контакта, что приводит к деградации поверхности и, как следствие, к заметному увеличению износа. Повышенные температура и нагрузка ускоряют изнашивание материала за счет снижения сопротивления деформации, обусловленного размягчением материала матрицы, что также способствует увеличению скорости изнашивания. Кроме того, наблюдается тенденция к увеличению износа с ростом скорости скольжения, это связано с увеличением тепловыделения на взаимодействующих поверхностях. Данный эффект усиливается по мере дальнейшего повышения температуры. Графики поверхности на рис. 7, а–в иллюстрируют поведение материала M3 в различных условиях эксплуатации. Отчетливо прослеживается нелинейный характер зависимости скорости изнашивания от исследуемых параметров. Повышенные нагрузки увеличивают напряжение в контактной области, приводя к более интенсивному изнашиванию даже при относительно низких скоростях скольжения и температурах. Увеличение скорости скольжения вызывает термическую деградацию материала, что дополнительно ускоряет процесс изнашивания. Аналогично повышение температуры приводит к термическому размягчению материала, способствуя увеличению износа. Однако в умеренном диапазоне рабочих параметров скорость изнашивания остается относительно стабильной. На рис. 8, а представлена зависимость удельной скорости изнашивания от нагрузки при постоянной температуре 130 °C и скорости 700 об/мин. Отмечается, что материал M1 демонстрирует недостаточную износостойкость и высокую чувствительность к контактному давлению, что проявляется в резком увеличении износа при повышенных нагрузках. В то же время более высокая устойчивость под нагрузкой материала M2 обеспечивает его эффективную работу в различных условиях нагружения. Аналогично материал M2 проявляет термическую стабильность, демонстрируя устойчивость к температурным колебаниям. В отличие от этого, материал M1 подвержен термическому размягчению и деградирует, показывая неудовлетворительные результаты при изменении температуры. Материал M2 также эффективно сохраняет свои свойства при изменении скорости скольжения. Следует отметить, что материал M3 демонстрирует умеренные показатели износа в различных рабочих условиях. Для численного моделирования изнашивания использована модель Арчарда, интегрированная с конечно-элементным методом (КЭМ). При этом для определения инкрементального износа применен объемный датчик. Модель износа Арчарда определяет объем износа на основе контактной площади, общего пути скольжения и распределения напряжений, в то время как КЭМ оценивает потерю объема, учитывая поверхностные взаимодействия. Применение объемного датчика представляет собой более совершенный подход, позволяющий оценить объем износа с учетом локальных изменений параметров контакта, таких как коэффициент трения и твердость. Это повышает прогностическую способность моделирования. На рис. 9, а представлена типичная схема трения «палец – диск», широко используемая для исследования поведения материалов при изнашивании в контролируемых условиях эксплуатации. Диск моделируется как абсолютно твердое тело, соединенное посредством вращательного
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1