Кіріспе

Жылжымалы беттердің жабысуынан туындайтын тозу түрі – металл беттердің жабысуы. Материалдың гальденуі кезінде, оның бір бөлігі жанасқан бетпен бірге тартылып кетеді, әсіресе егер беттерді күшпен қысып тұрса. Гальдену – беттер арасындағы үйкеліс пен жабысудың нәтижесінде, одан кейін бет астындағы кристалдық құрылымның сырғанауы мен жыртылуынан пайда болады. Бұл әдетте, кейбір материалдың қарсы бетке жабысып қалуына, тіпті олардың арасында үйкеліспен дәнекерленуіне әкеледі, ал гальденген материалдың бетіне домалақ немесе жыртылған кесектер жабысқан күйде ойылып қалуы мүмкін. Гальдену көбінесе бір-бірімен сырғанап жанасқан металл беттерде кездеседі. Бұл, әсіресе беттер арасында майлау жеткіліксіз болғанда жиі болады. Дегенмен, кейбір металдар атомдық құрылымына байланысты гальденуға бейімдірек болады. Мысалы, алюминий оңай гальденетін металл, ал ысталған (жұмсақтандырылған) болат гальденуға төзімдірек. Толық қатайтылған болат гальденуға өте төзімді. Гальдену – металдардың басқа металдармен сырғанап жанасқан кезде туындайтын көптеген қолданбалардағы кең таралған мәселе. Бұл металдар бірдей немесе әртүрлі болғанның өзінде де болуы мүмкін. Латунь және қола сияқты қорытпалар, олардың гальденуға, сондай-ақ механикалық тозудың басқа түрлеріне төзімділігіне байланысты, көбінесе подшипниктер, втулкалар және басқа сырғанап жүретін қолданбалар үшін таңдалады.

Кіріспе

Галлинг – металл беттері арасындағы материалдың көлденең қозғалыс (сырғанау) кезінде микроскопиялық ауысуынан туындайтын жабысқақ тозу. Бұл металл беттер бір-бірімен жанасып, сырғанағанда жиі кездеседі, әсіресе майлау жеткіліксіз болғанда. Көбінесе жоғары жүктеме, төмен жылдамдық жағдайларда кездеседі, бірақ өте төмен жүктемемен жоғары жылдамдық жағдайларда да болуы мүмкін. Галлинг металл табақтарды қалыптастыруда, подшипниктерде және қозғалтқыштардағы поршеньдерде, гидравликалық цилиндрлерде, ауа моторларында және көптеген басқа өнеркәсіптік процестерде кең таралған проблема. Галлинг – бір беттен жабысқақ түрде тартылып (механикалық түрде қабыршақталып), екінші бетке көтерілген түйір (галль) түрінде жабысып қалған материалдың көзге көрінетін ауысуы. Басқа тозу түрлерінен айырмашылығы, галлинг әдетте бірте-бірте емес, жылдам пайда болады және көтерілген түйірлер одан әрі галлингті күшейтетіндіктен, тез таралады. Бұл көбінесе бұрандалар мен гайкаларда кездеседі, олардың ұстағыштарынан немесе тесіктен босап, жыртылуына себеп болады. Шеткі жағдайларда бұранда ұстағыштарды бұрмаламай тұрып қатып қалуы мүмкін, бұл ұстағыш құралдың, құралдың немесе екеуінің де жұлынуына әкелуі мүмкін. Алюминий немесе тот баспайтын болат сияқты оңай галлингке ұшырайтын металдарда көбінесе қатайтылған болаттан жасалған бұрандалы кіргіштер қолданылады. Галлингке екі қасиет қажет: металдық байланыс арқылы байланысу және пластикалық қасиет (жарылмай деформациялану қабілеті). Материалдың галлингке бейімділігі оның созылғыштығына байланысты. Әдетте, қатайтылған материалдар галлингке төзімдірек, ал сол типтегі жұмсақ материалдар оңай галлингке ұшырайды. Материалдың галлингке бейімділігі атомдардың нақты орналасуына да байланысты, өйткені бетке орталықтанған кубтық (FCC) торда орналасқан кристалдар денеге орталықтанған кубтық (BCC) кристалдарға қарағанда материалды көбірек ауыстыруға мүмкіндік береді. Бұл бетке орталықтанған кубтық кристалдық торда дислокациялардың пайда болуға бейімділігінен туындайды, бұл тордың жылжуына немесе "қайыстыруына" мүмкіндік беретін ақаулар, металды галлингке бейім етеді. Алайда, егер металда көптеген үйілу қателіктері болса (атомдық жазықтықтар арасындағы үйілу тізбегінің өзгешелігі), ол дислокацияларда қайыстыруға аз бейім болады. Сондықтан материалдың галлингке төзімділігі оның үйілу қателіктерінің энергиясымен анықталады. Алюминий немесе титан сияқты жоғары үйілу энергиясы бар материалдар мыс, қола немесе алтын сияқты төмен үйілу энергиясы бар материалдарға қарағанда галлингке көбірек бейім. Керісінше, кобальт негізіндегі қорытпалар сияқты гексагональ тығыз буып-түйілген (HCP) құрылымы бар және жоғары c/a қатынасы бар материалдар галлингке өте төзімді. Галлинг бастапқыда микроскопиялық деңгейде жеке түйіршіктерден материал ауысуымен басталады, олар жабысып қалады немесе тіпті көршілес бетке диффузиялық дәнекерленеді. Бұл ауысуды бір немесе екі металл алюминий немесе тот баспайтын болатта кездесетіндей, жоғары үйкеліс коэффициенттері бар қатты оксидтердің жұқа қабатын түзсе, күшейтуге болады. Түйір өскен сайын, ол көршілес материалға қысым жасап, оларды бөліп, ығысудың жылу энергиясының көп бөлігін өте кішкентай аумаққа шоғырландырады. Бұл, өз кезегінде, жабысуды және материалдың жиналуын күшейтеді. Жергілікті жылу галлингке ұшыраған беттің пластикалық деформациясын арттырады, металлдың пішінін өзгертеді, содан кейін түйір бетті бұзып, галлингке ұшыраған беттен үлкен мөлшерде материалды шығарады. Галлингтің алдын алу әдістеріне майлау материалдарын (май және май), төмен үйкелістік жабындарды және молибден дисульфиді немесе титан нитриді сияқты жұқа пленкалық жабындарды қолдану, сондай-ақ металдардың беткі қаттылығын қатайту және индукциялық қатайту сияқты процестерді қолдану кіреді.

Механизм

Инженерлік ғылымда және басқа да техникалық салаларда "галлинг" термині кеңінен қолданылады. Материалдардың жанасу аймағындағы үдеудің әсері математикалық тұрғыдан сипатталған және галлинг құбылысын эмпирикалық байқаулар кезінде іздерде анықталған сүргіш механизмімен байланыстырылған. Бұрынғы келіспейтін анықтамалар мен сынақ әдістеріне байланысты, қатысты фрикциялық механизмдерді жақсы түсінумен үйлестірілген өлшемдердің жақсы құралдары, терминді стандарттау немесе қайта анықтауға ұшқын болды, бұл оның жалпыланған қолданылуын қамтамасыз етуді мақсат етеді. ASTM International ASTM G40 стандартында галлинг құбылысының техникалық аспектісі үшін ортақ анықтаманы қалыптастырды және бекітті: "Галлинг – жылғышақ қатты денелер арасында туындайтын беттік зақымдану түрі, ол микроскопиялық, көбінесе локальды, беттің кедір-бұдырлануымен және бастапқы беттен жоғары көтеріңкілердің (мысалы, дөңгелектердің) пайда болуымен сипатталады". Екі металл беті бір-біріне басылғанда, бастапқы өзара әрекеттесу және жанасу нүктелері әр беттегі биік нүктелер – әлжуырлар болып табылады. Әлжуыр қарсы бетке еніп кетуі мүмкін, егер жанасу конвергентті және салыстырмалы қозғалыс болса. Беттер арасындағы жанасу сүргішті немесе пластикалық деформацияны тудырады және "жанасу аймағы" деп аталатын кішкентай аумақта қысым мен энергияны шақырады. Қысымның артуы деформацияланған аймақтағы энергия тығыздығы мен температура деңгейін жоғарылатады. Бұл беттер арасындағы жабысудың күшеюіне әкеледі, соның салдарынан материал ауысуы, галлингтің жиналуы, дөңгелектердің өсуі және бастапқы беттен жоғары көтеріңкілердің пайда болуы басталады. Егер дөңгелек (немесе бір бетке ауысқан материалдың көтеріңкісі) бірнеше микрометр биіктікке жетсе, ол қарсы беттің оксидті қабатына еніп, астыңғы материалға зақым келтіруі мүмкін. Көлемдік материалдың зақымдануы – дөңгелекті қоршаған деформацияланған көлемдегі пластикалық ағыстың қажетті шарты. Дөңгелектің геометриясы мен жылдамдығы ағынды материалдың қалай тасымалданатынын, үделетіліп және баяулатылатынын анықтайды. Бұл материал ағыны жанасу қысымын, энергия тығыздығын және жылғышу кезінде дамыған температураны анықтау үшін маңызды. Ағып жатқан материалдың үдеуін және баяулауын сипаттайтын математикалық функция дөңгелектің беттік контурынан туындайтын немесе берілген геометриялық шектеулермен анықталады. Егер дұрыс жағдайлар орындалса, мысалы, дөңгелектің геометриялық шектеулері, энергияның жинақталуы материалдың жанасу және пластикалық мінез-құлқында айқын өзгерістерге әкелуі мүмкін, бұл жабысу үшін қажетті сүргіш күшті және одан әрі қозғалысты арттырады. Жылғышу сүргісінде, артық компрессиялық кернеу байланыс аймағындағы потенциалдық энергия мен температураның өсуіне пропорционалды. Жылғышу кезіндегі энергия жинақталуы, бет шекарасындағы кішкентай беттік ауданға байланысты, яғни төмен жылу өткізгіштігіне байланысты, жанасу аймағынан энергияның жоғалуын азайтуы мүмкін. Тағы бір себеп – үдеу мен қысымның көбейтіндісі болып табылатын энергияның металдарға үнемі күштеп енгізілуі. Бұл механизмдердің бірлескен әрекеті тұрақты энергия жинақталуын қамтамасыз етеді, бұл жылғышу кезінде жанасу аймағындағы энергия тығыздығы мен температураның артуына әкеледі. Процесс пен жанасуды суық дәнекерлеумен немесе сүргішпен дәнекерлеумен салыстыруға болады, өйткені суық дәнекерлеу шынымен суық емес, ал балқыту нүктелері қолданылған қысым мен пластикалық деформациядан туындаған температура мен энергия тығыздығының жоғарылауын көрсетеді.

Өрлеу жиілігі мен орналасуы

Жарық көбінесе тікелей жанасу және салыстырмалы қозғалыс болған металл беттер арасында кездеседі. Металл табақтарды пішіндеу, бұранда жасау және басқа да өнеркәсіптік операциялар жылжымалы бөлшектерді немесе тот баспайтын болаттан, алюминийден, титаннан және басқа да металдардан жасалған, пассивтеу арқылы сыртқы оксид қабатының табиғи дамуы олардың коррозияға төзімділігін арттырады, бірақ оларды әсіресе жарық көбінуге бейім етеді. Металл өңдеуде кесу (негізінен токарлық және фрезерлеу) кезінде, жарық көбіну жиі жұмсақ металл кесу кезінде пайда болатын тозу құбылысын сипаттау үшін қолданылады. Жұмыс материалы кескішке ауысады және "түйін" пайда болады. Дамыған түйін екі бет арасындағы жанасу мінез-құлқын өзгертеді, бұл әдетте жабысуды және одан әрі кесуге қарсылықты арттырады, ал пайда болған дірілдерге байланысты естілетін айқын дыбыс тудырады. Алюминий қоспаларымен бірге жиі жарық көбіну пайда болады және құралдың істен шығуына себеп болады. Алюминий – икемді металл, яғни ол салыстырмалы түрде оңай пластикалық деформацияға қабілетті, бұл салыстырмалы түрде тұрақты және маңызды пластикалық аймақтың болуын болжайды. Жоғары икемділік және ағып жатқан материал шамадан тыс материал беру мен жарық көбінудің жалпы алғышарты болып табылады, себебі үйкеліс қыздыруы енуші нысандардың айналасындағы пластикалық аймақтардың құрылымымен тығыз байланысты. Жарық көбіну тіпті салыстырмалы түрде төмен жүктемелер мен жылдамдықтарда да пайда болуы мүмкін, өйткені жүйедегі нақты энергия тығыздығы фазалық өтуді тудырады, бұл көбінесе материал берудің артуына және жоғары үйкеліске әкеледі.