РОЗДІЛ 2
ОБЛАДНАННЯ, МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ
Проблема дослідження процесів тертя та зношення контактуючих поверхонь для отримання достовірної оцінки протизносних властивостей мастильних матеріалів потребує створення відповідної лабораторної експериментально-методичної бази. Як відомо, відтворюваність дослідних результатів залежить не лише від функціональних можливостей вибраного лабораторного випробувального та вимірювального обладнання, але, насамперед, від забезпечення постійності початкових умов випробувань за рахунок строгого вхідного контролю матеріалів, поверхонь, середовищ.
Тому, для вирішення поставлених задач даної дисертаційної роботи було вибрано лабораторне обладнання за допомогою якого здійснюється:
- вхідний контроль основних параметрів матеріалів, поверхонь, середовищ;
- вимірювання отриманих результатів;
- дослідження процесів тертя і зношування та порівняльна оцінка протизносних властивостей мастильних матеріалів.
2.1 Обладнання для контролю початкових умов випробувань
Вхідний контроль основних параметрів випробовуваних матеріалів, поверхонь, середовищ необхідний для забезпечення однакових початкових умов випробувань з метою підвищення відтворюваності результатів. Як неодноразово було показано дослідниками [21,80,81], основними параметрами, які чинять домінуючий вплив на тертя і зношення, при трибовипробуваннях є:
- фізико-хімічні і механічні властивості матеріалів;
- просторова конфігурація контактуючих поверхонь;
- в'язкісно-температурні характеристики мастильних середовищ.
Таким чином, для контролю фізико-хімічних властивостей матеріалів модельної пари тертя та дослідження напрацьованих вторинних структур було використано растровий електронний мікроскоп-мікроаналізатор РЕМ 106И. Технічні характеристики в растровому режимі і режимі мікроаналізу дозволяють швидко та якісно оцінювати кількісний елементний склад матеріалів методом рентгенівського мікроаналізу та досліджувати рельєф робочих поверхонь. Рентгенівський мікроаналіз здійснюється по оцінці довжин хвиль і енергій квантів характерного рентгенівського випромінення.
Прилад забезпечує одержання зображення в режимах вторинних (SE) та відбитих (ТОРО, СОМРО) електронів, а також характерних рентгенівських променях.
Фрактографічний аналіз поверхонь виконувався на мікроскопі МИМ- 10.
Контроль початкових параметрів шорсткості контактуючих поверхонь виконувався на лазерному скануючому профілографі-профілометрі ЛСПП-05 (рис. 2.1, рис.2.2). Лазерний скануючий профілограф-профілометр призначений для дослідження і контролю мікрорельєфу поверхонь [82,83], дозволяє записувати та відображати інформацію про структуру і властивості поверхонь у видимому ультрафіолетовому та інфрачервоному діапазонах оптичного випромінення з високим розпізнаванням об'єкту по рельєфу і оптичній густині. Прилад побудований на диференційно-фазовому принципі.
Основні параметри ЛСПП-05
- вимірювання відбувається безконтактно;
- розпізнавання по рельєфу менше 1 нм по осі z;
- можливість швидкого лінійного сканування;
- можливість поєднання диференційно-фазового та амплітудного режимів;
- комп'ютерне управління режимами роботи та траєкторією сканування дозволяє проводити вимірювання по всіх координатах одночасно, зберігати отриману інформацію та здійснювати швидкий пошук необхідних даних;
- модульна будова лазерної скануючої насадки дозволяє оперативно змінювати конфігурацію приладу.
Рис. 2.1. Загальний вигляд профілографа - профілометра ЛСПП-05
а) б)
Рис.2.2. Профілограма а) та загальний вигляд б) контрольованої поверхні на ЛСПП-05
Таблиця 2.1
Основні технічні характеристики ЛСПП-05
ЛазериВбудований лазерHe-Ne (633нм, 1,5 мВт) або Ar/Kr іонний лазер (488 нм/568нм/647 нм)Дефлектор2 акустооптичних дефлектора на основі кристалів ТеО2512х512 піксел, центральна частота 80 МГц, частотний діапазон 40 МГц, ефективність 70%, швидкодія 15 mc/пікселМодулятор-розщеплювачАкустооптичний модулятор на основі кристалу ТеО2Ефективність 70%, центральна частота 80 МГц, частоти розщеплення 80 МГц, 81 МГц або 70 МГц, 71 МГцЗбільшення1х...8х, електронне переключенняШвидкість сканування10-5000 mc/пікселСканований профільДо 4096 піксел по кожній осі, незалежний вибірКрок сканування2...50мкмПоле сканування7,5х7,5...12,5х12,5ммРоздільна здатність по полю< 15 нм з об'єктивом 90 мм і довжиною хвилі 0,63 нмРозрізняюча здатність по рельєфу< 50 нмФокусуванняРучна або сервомоторФотодетекториДетектор минаючого світла та/або один додатковий детектор відбитого світлаКомп'ютерІВМ сумісний, Windows, RAM 8 MB, HD 420 MB, відеоадаптер RAM 2MBМожливість програмиЗміна яскравості і контрастності, режим швидкого пошуку, вибір режиму сканування (крок, швидкість, розмір вікна), висновок поточного розподілу рівня сигналу при скануванні по рядку (похідна профілю, відновлений профіль поверхні), вимір відстаней, запис зображень з коментарями Для контролю мікротвердості поверхонь було використано прилад Мікрон-Гамма [84, 85].
Рис. 2.3. Загальний вигляд мікротвердоміру Мікрон-Гамма
Багатофункціональний прилад, Мікрон-гамма (рис 2.3.), призначений для дослідження фізико-механічних властивостей поверхневих шарів матеріалів методами безперервного вдавлювання індентора, сканування, металографії і топографії.
Основні технічні характеристики
Максимальне навантаження, гр.....................................500
Дискретність навантаження:
при діапазоні "150" гр......................................0,001
при діапазоні "500" гр.......................................0,01
Діапазон вимірюваних переміщень, мкм..................0,01 - 200
Швидкість навантаження індентора, гр/с....................01 - 100
Кількість реєстрованих значень:
у режимі мікровдавлювання ..................................2000
у режимі