28073

Początkowo, przy bardzo małym obciążeniu, stykające się wypukłości odkształcają się sprężyście. Jednakże przy rzeczywistych obciążeniach, na wierzchołkach wypukłości występują znaczne odkształcenia plastyczne Jeżeli na wszystkich wypukłościach wystąpi odkształcenie plastyczne, tak że utworzy się lepszy styk pomiędzy powierzchniami

Rzeczywista powierzchnia styku wyniesie: a=P/Re

Widać, że jeżeli podwoimy wartość siły P. rzeczywista powierzchnia

styku a zwiększysię dwukrotnie.

Rozważmy teraz jak geometria powierzchni styku wpływa na tarcie pomiędzy stykającymi się powierzchniami metalu. Jeżeli wywołamy poślizg jednej powierzchni po drugiej, to ruchowi temu przeciwdziałają naprężenia ścinające t na wypukłościach.

Naprężenia te są największe w tych miejscach, w których przekrój wypukłości jest najmniejszy, czyli w obszarze rzeczywistego styku. Siłę przeciwdziałającą tarciu można wyrazić jako: F=a*tau W wyniku znacznych odkształceń plastycznych w miejscach styku, wierzchołki wypukłości zostają w obszarze styku a dociśnięte do siebie tak silnie, że powstaje bezpośrednie zbliżenie poszczególnych atomów. Takie złącze może przeciwstawić się naprężeniu ścinającemu o wielkości k, przy którym następuje odkształcenie plastyczne materiału. Stąd siła Fs, przy której rozpoczyna się poślizg jednej powierzchni po drugiej. Nasz model uwzględniający styk wypukłości przewiduje, że ms ok. 1/2, co jest prawidłowym rzędem wartości dla statycznego współczynnika tarcia pomiędzy powierzchniami metalowymi Dlaczego mk jest mniejsze? Ponieważ w trakcie ślizgania się powierzchni czas, w ciągu którego mogą utworzyć się zbliżenia atom-atom w miejscach kontaktu między wypukłościami powierzchni, jest krótszy i odpowiednio mniejsza jest powierzchnia styku, na której zachodzi ścinanie. Po zatrzymaniu poślizgu powierzchnie punktów styku zwiększają się nieco, wskutek pełzania materiału, a proces dyfuzji wzmacnia połączenie. W konsekwencji wartość m wzrasta do wartości ms.

Wartości współczynników tarcia

Jeżeli powierzchnie metalu oczyści się dokładnie w próżni, prawie niemożliwe jest spowodowanie poślizgu jednej powierzchni po drugiej. Wystąpienie jakichkolwiek sił ścinających zwiększa odkształcenie plastyczne materiału w miejscach styku, których powierzchnia szybko się zwiększa. Prowadzi to do całkowitego zatarcia się powierzchni (m > 5). Problem taki występuje w przestrzeni kosmicznej oraz w atmosferach (np. H2), które usuwają wszelkie warstewki powierzchniowe istniejące na metalu Najmniejszy ślad tlenu lub H20 znacznie zmniejsza m, ponieważ tworzy się warstwa tlenku, która zapobiega powstawaniu rozległych połączeń

W wielu łożyskach nakłada się cienką warstwę miękkiego metalu pomiędzy dwoma metalami o dużej twardości, aby uzyskać słabe złącza o małej powierzchni. Na przykład łożyska z "białego metalu" są wykonane z miękkich stopów cyny lub ołowiu, w których osnowie