У вакуумі при дегазації:
- зникають адсорбовані плівки (H2O, O2, CO2)
- різко зростає адгезійна складова тертя
- можливе “холодне зварювання”
Тому коефіцієнт тертя у вакуумі значно вищий, ніж у повітрі.
Позначення:
mu — коефіцієнт тертя ковзання
Типові значення коефіцієнтів тертя (μ)
Пари однакових металів
Пара металів | μ (вакуум)
--------------------------------
Fe – Fe | 0.8 – 1.2
Cu – Cu | 1.0 – 1.5
Al – Al | 1.2 – 2.0
Ni – Ni | 0.9 – 1.3
Ag – Ag | 0.8 – 1.2
Au – Au | 0.7 – 1.0
Ti – Ti | 1.5 – 2.5
Пари різних металів
Пара металів | μ (вакуум)
--------------------------------
Fe – Cu | 0.7 – 1.0
Fe – Al | 1.0 – 1.5
Fe – Ni | 0.8 – 1.1
Cu – Al | 0.9 – 1.4
Ni – Al | 1.0 – 1.6
Cu – Ag | 0.6 – 0.9
Au – Cu | 0.5 – 0.8
Au – Ni | 0.6 – 0.9
Порівняння з тертям у повітрі
Середовище | Типові μ (метал–метал)
-----------------------------------
Повітря | 0.3 – 0.6
Вакуум | 0.7 – 2.0
Причина зростання:
μ = μ_адгезійне + μ_деформаційне
У вакуумі:
μ_адгезійне → домінує
Фізичні причини високого тертя у вакуумі
- відсутність оксидних плівок
- прямий контакт атомних ґраток
- міжатомні сили зчеплення
- пластична деформація мікронерівностей
Вплив параметрів на коефіцієнт тертя
↑ температура → ↑ μ
↑ навантаження → ↑ μ
↓ швидкість ковзання → ↑ μ
↑ чистота поверхні → ↑ μ
Практичні наслідки
У вакуумній техніці:
- заборонено тертя "чистий метал – чистий метал"
- застосовують тверді мастила
- використовують покриття
Типові рішення:
- MoS2
- WS2
- графіт (обмежено)
- нітрид бору
- іонно-плазмові покриття
Для дегазованих металів у вакуумі коефіцієнт тертя ковзання:
μ ≈ 0.7 – 2.5
Це значення в 2–5 разів більше, ніж у повітрі, через сильну адгезійну взаємодію. Саме тому у вакуумних механізмах обов’язково застосовують тверді змащувальні покриття або неметалеві пари тертя.
| Пара тертя | Дегазований метал |
Метал після додаткової механо- обробки |
Метал після контакту з киснем |
| Нікель по вольфраму | 5 | 6 | 1 |
| Нікель по нікелю | 5-8 | 5 | 2,5 |
| Мідь з міді | 4,8 | 4,8 | 0,7 |
| Золото по золоту | 4,5 | 4,5 | 2,8 |