Анизотропия шероховатости поверхности и анизотропное трение при пластическом деформировании - Сивцев, Николай Сергеевич; Тарасов, Валерий Васильевич; Михайлова, Наталья Юрьевна (Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2023)
Изотропность трения, обычно предполагаемая при рассмотрении вопросов классической механики тел и решении инженерных задач, по существу является частным случаем анизотропного трения, доминирующего в природе. Объясняется это объективно существующим различием свойств самоорганизующейся среды фрикционного взаимодействия тел в различных направлениях. В числе этих свойств - анизотропия физико-механических характеристик материала и его износа, кинематики скольжения в паре трения, структуры приповерхностного слоя. Не менее важным свойством среды, генерирующим анизотропное трение, является анизотропия шероховатости контактирующих поверхностей. Изучению анизотропного трения посвящено большое количество работ. В них исследуются фрикционные характеристики конкретных материалов и пар трения, износостойкость поверхностей, модели динамики тел по шероховатой поверхности. Наиболее часто эти работы носят экспериментальный характер. В настоящей статье на феноменологическом уровне рассматривается влияние анизотропии шероховатости на анизотропное трение в процессах пластического деформирования металлов. Предложена детерминированная модель анизотропного (ортотропного) трения, позволяющая определять величину силы трения и направление скольжения деформируемого металла на контактной поверхности по отношению к вектору внешней сдвигающей силы в зависимости от количественных и качественных параметров шероховатости поверхности инструмента. Шероховатость контактирующих поверхностей в паре трения заготовка - инструмент аппроксимируется набором упорядоченных клиновидных выступов. Контактное взаимодействие рассматривается как процесс деформирования клиновидных выступов заготовки абсолютно жесткими клиновидными выступами инструмента. В процессе пластического деформирования происходит асимптотическое приближение шероховатости поверхности заготовки к шероховатости поверхности инструмента с полным заполнением пластической волной металла заготовки впадин неровностей инструмента.