دراسة تجريبية لآثار العيوب السطحية على التعب الاحتكاكي الدحروجي

Abstract

لقد بينت العديد من الدراسات السابقة النتائج السلبية لدخول الملوثات الصلبة داخل منطقة الاحتكاك في الآلات الميكانيكية. عملياً، عندما تدخل جزيئات العنصر الملوث المنطقة الفاصلة بين الجسمين المتحاكين، فإنها تسبب خدشاً وتنقيراً (dents) للسطحين المتحاكين، وتسمى العيوب السطحية الناتجة بالنقر، وهذه الأخيرة تسبب زيادة في الإجهادات السطحية وبالتالي يزداد خطر تقشر السطح المعدني الذي يؤدي إلى تعب المعدن. يقدم هذا المقال نتائج التجارب العملية التي تم إنجازها بواسطة الآلة ذات القرصين على سطوح تم خدشها (dented) مسبقاً بواسطة جهاز Rockwell ذي رأس كروي. لقد تمّ إجراء ثلاثة اختبارات على قرصين معدنيين ذات تركيب كيميائي مشابه لما هو مستخدم في الصناعة: 1) تحت شروط اختبار بدون انزلاق بين السطحين، 2) تحت شروط اختبار مع انزلاق موجب مقداره 1.5 %، 3) تحت شروط اختبار مع انزلاق سالب مقداره -1.5%.   كما قمنا بدراسة اتجاه ومدى تطور عمق الشقوق السطحية ونموها داخل بنية المعدن من خلال إجراء مقاطع عرضية في العينات المختبرة. ومن ثم قمنا بتحليل المقاطع العرضية من أجل تحديد الشقوق التي تؤدي إلى النقر الميكروي والماكروي، حيث تبين أن ظروف العمل ضمن انزلاق سالب هو الأسوأ بين ظروف التشغيل.

It is no longer necessary to demonstrate the influence of oil contamination on Rolling Contact Fatigue (RCF). Previous studies have shown the consequences induced by the travel of solid particles inside the contacts. In fact, when particles enter the contact, they indent the surfaces. The resulting surface defects, called dents, become stress raisers and increase the risk of spalling and consequently of RCF. In order to compare numerical and experimental results, some tests were also performed on a two-disk machine with artificially dented surfaces. Then, tests performed on the two-disk machine: 1) under pure rolling enter the surfaces, 2) under positive rolling-sliding conditions in amount +1.5%, 3) under negative rolling-sliding conditions enter the surfaces in amount -1.5%. Cross-sections were performed to complete the surface observations, and to analyze the crack initiation sites and the crack propagation direction. This paper proposes an analysis of these cross-sections to identify the cracks that lead to micro and  macro spalling.