- Коефіцієнт тертя ковзання (μ) — це відношення сили тертя F до нормальної сили N:
μ = F / N
- У випадку нержавіючої сталі по нержавіючій сталі μ залежить не тільки від матеріалу та обробки поверхні, а й від середовища, у якому відбувається тертя.
Вплив залишкового тиску / вакууму
Залишковий тиск (p) — тиск газу у камері, коли створено вакуум.
- Атмосферний тиск: ~101,3 кПа
- Високий вакуум: 10⁻³ … 10⁻⁶ Па
Основні закономірності
- Низький вакуум (p ≈ 10³…10⁻¹ Па)
- У присутності залишкових газів поверхні трохи “змащені” молекулами повітря
- μ трохи менше, ніж у вакуумі, але вище, ніж у мастильному середовищі
- Середній вакуум (p ≈ 10⁻¹…10⁻³ Па)
- Газовий шар тонший → тертя стає переважно тверде (сухе)
- μ збільшується, знос поверхонь теж може зрости
- Високий вакуум (p < 10⁻³ Па)
- Майже немає газової присутності → сухе тертя
- μ значно зростає порівняно з атмосферою
- Можливі явища “прилипань” або cold welding (склеювання металів без оксидного шару)
Типова поведінка для нержавіючої сталі по нержавіючій сталі
| Глибина вакууму / залишковий тиск | μ (коефіцієнт тертя) | Коментар |
|---|---|---|
| Атмосферний тиск (≈101 кПа) | 0,4 – 0,6 | Стандартне сухе тертя |
| Легка дегазація (≈1–10 кПа) | 0,45 – 0,7 | Часткове зменшення молекул газу → μ трохи росте |
| Високий вакуум (≈10⁻³ – 10⁻⁶ Па) | 0,6 – 1,0 | Повністю сухе тертя → можливе прилипання, знос зростає |
| Ультрависокий вакуум (<10⁻⁶ Па) | >1,0 (локально) | Може виникати cold welding |
Примітка: Значення μ залежать від чистоти поверхні, обробки та швидкості ковзання.
Пояснення фізики явища
- Газова присутність → утворює молекулярний шар → зменшує контакт “метал–метал”
- Вакуум → газового шару майже немає → більший контакт, висока локальна тиск → μ росте
- Cold welding → атоми чистих металів можуть “злипати” у вакуумі без оксидного шару
Зменшення залишкового тиску (збільшення глибини вакууму) підвищує коефіцієнт тертя ковзання нержавіючої сталі по нержавіючій сталі, особливо у високому та ультрависокому вакуумі, через зникнення газового шару і можливе прилипання поверхонь.
| Залишковий тиск, Па | 10 5 | 5 * 10 -5 | 2 * 10 -6 | 10 -6 |
| Коефіцієнт тертя | 0,47 | 1,22 | 2,74 | 2,94 |