Physical Interpretations of Internal Magnetic Field Influence on Processes in Tribocontact of Textured Dimple Surfaces

Abstract

Були сформовані фізичні уявлення впливу внутрішнього магнітного поля на процеси і явища в місцях трибоконтакту з текстурованими лунками. Експериментальними дослідженнями встановлено, що поряд з традиційними процесами утворення і руйнування поверхневого шару трибоконтакту, виникають процеси збудження внутрішніх магнітних полів на кромках дискретних ділянок. В залежності від контактної пари, індукція магнітного поля на кромках дискретних ділянок становить 44-65 мТл. Розглянуто фізичні процеси впливу магнітного поля на механізм вилучення продуктів зношування в умовах граничного змащення. Показано, що пондеромоторна сила в магнітному полі являє собою силу, яка діє на частинку в неоднорідному магнітному полі і спрямовує її в бік більшої індукції магнітного поля – кромок дискретних ділянок. Досліджено фізичні процеси впливу внутрішнього магнітного поля на мастильний матеріал, в результаті якого відбувається дипольноорієнтаційна поляризація молекул мастильного матеріалу за рахунок поглинання енергії магнітного поля молекулами мастильного матеріалу. В результаті збільшується кількість діамагнітних молекул мастильного матеріалу на поверхні трибоконтакту, утворюється стабільний мастильний шар і менше енергії необхідно витратити на регенерацію граничних мастильних плівок, що позитивно впливає на зносостійкість поверхневого шару деталей з текстурованими лунковими поверхнями. Дані процеси зберігають свою активність у процесі тертя при виході молекул мастильного матеріалу за межі дії магнітного поля, створеного кромками дискретних ділянок. Досліджено залежність тангенса кута діелектричних втрат мастильного матеріалу від температури і магнітного поля. Зростання температури мастильного матеріалу вище 20 °С призводить до швидкого збільшення тангенса кута діелектричних втрат в 1.8 рази у порівнянні з діелектричними втратами мастильного матеріалу, не підданого впливу магнітного поля, за рахунок формуванням іон-радикальних комплексів і комплексів з переносом заряду, що сприяє збільшенню релаксаційних втрат за рахунок збільшення числа дипольних молекул і слабо зв’язаних іонів.

The physical interpretations of internal magnetic field influence on the processes and phenomena in places of tribocontacts with textured dimple surfaces were formed. Experimental studies have established that, along with traditional processes of formation and destruction of surface layer in tribocontact, there are processes of excitation of internal magnetic fields at edges of discrete regions. Depending on contact pair, induction of magnetic field at the edges of discrete regions is 44-65 mT. The physical processes of magnetic field influence on mechanism of wear products removal under conditions of boundary lubrication are considered. It is shown that the ponderomotive force in magnetic field is the force acting on a particle in nonuniform magnetic field and directs it towards a greater magnetic field induction – the edges of discrete regions. The physical processes of the internal magnetic field influence on lubricant are investigated. The internal magnetic field causes dipole-orientation polarization of lubricant molecules that absorb energy of the magnetic field. As a result, the number of diamagnetic molecules of lubricant increases, a stable lubricant layer on tribocontact surface is formed, and less energy is required to be spent on regeneration of boundary lubricant films, which positively affects wear resistance of surface layer of elements made with textured dimple surfaces. These processes retain their activity in process of friction when lubricant molecules move behind the magnetic field created by discrete regions edges. The dependence of lubricant loss tangent on temperature and magnetic field is investigated. Growth of lubricant temperature above 200 °C leads to a rapid increase in loss tangent by 1.8 times, in comparison with dielectric losses of lubricant not exposed to magnetic field, due to the formation of ion radical complexes and charge transfer systems, which contributes increase of relaxation losses by increasing number of dipole molecules and weakly bound ions.