Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 7. 14 februari 1956 - Fasta kroppars friktion, av F P Bowden
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
74 februari 1956
125
Fasta kroppars friktion
F P Bowden, Sc.D., FRS> Cambridge
Låter man en kropp glida utefter en annan
observerar man att det finns ett motstånd mot
rörelsen. Detta motstånd kallas friktion och lyder
två välkända lagar: friktionen är oberoende av
kontaktytornas storlek; och friktionen är
proportionell mot normalkraften. Den tidigaste
formuleringen av dessa lagar återfinner man hos
Leonardo da Vinci1 (1452—1519). Ungefär
tvåhundra år senare (1699) omformulerades de och
verifierades experimentellt av den franske
ingenjören Amontons. På senare tid har
friktionslagarna ytterligare studerats av W Hardy2.
Friktionens mekanism
Då man vill söka förklaringen till
friktionslagarna, blir det första steget att studera
kontaktytornas topografi. Även med modern
ytbehandlingsteknik är det svårt att framställa
någorlunda stora ytor, som är plana på 100—
1 000 Å när. De flesta ytor, som förekommer
inom normal verkstadsteknik, företer betydligt
större avvikelser från planhet. När två kroppar
förs tillsammans, kommer därför den övre att
vila på den undres högsta oregelbundenheter.
Den verkliga kontaktytan blir därigenom liten.
Den varierar med belastningen men kan för
stålytor vara mindre än en tiotusendel av totala
ytan3. Undersökningar ger också vid handen, att
den verkliga kontaktytans storlek påverkas
mycket litet av ytornas totala storlek, av deras form
och av ytjämnheten; den beror huvudsakligen
på normalkraften. Det bör dock påpekas, att
man nyligen studerat kontakten mellan
molekylärt plana ytor4. För dessa gäller inte längre
de vanliga friktionslagarna.
Då den verkliga kontaktytan är liten i
förhållande till den totala ytan, uppstår det även vid
små normalkrafter så stora tryck i
kontaktpunkterna, att materialet deformeras plastiskt.
Denna deformation fortskrider tills den verkliga
kontaktytan A blivit tillräckligt stor för att bära
upp den verkande belastningen. Om man
betecknar normalkraften med N och materialets
stukgräns med ost, får man sambandet A = N/ost.
Det höga trycket i kontaktpunkterna orsakar
Bearbetning av föredrag i Tekniska Fysikers Förening och
Detonik-sektionen inom Svenska Nationalkommittén för Mekanik den 27
september 1955. "Forty-first Thomas Hawksley lecture" i Institute of
Mechanical Engineers.
531.44
adhesion eller "trycksvetsning", varvid små
metalliska förbindelsebryggor mellan de båda
ytorna bildas. Mycket tyder på att metallernas
friktion har sin grund i att dessa förbindelser måste
skjuvas av vid ytornas rörelse i förhållande till
varandra. Approximativt kan man då för
friktionskraften F skriva F = ArB, där tb är
skjuv-brottgränsen för förbindelsebryggorna.
Detta resonemang erbjuder en enkel förklaring
till de två friktionslagarna. För det första: A är
oberoende av ytornas totala storlek. Detsamma
måste då också gälla F. För det andra: A och
därmed även F är proportionell mot N, dvs. F —
/uN, där ju är en konstant, friktionskoefficienten.
Av denna mekanism för friktionen följer, att
friktionskoefficienten för de flesta fasta kroppar
skall ha ungefär samma storlek. En hård
substans ger ett litet värde på A och ett stort på rB,
medan en mindre hård får ett stort A och ett
litet rB. Skjuvbrotten vid ytornas rörelse kan
uppstå i "svetsfogarna", men på grund av
kallbearbetning i kontaktområdena inträffar de
oftast ett stycke bredvid. Ett metallfragment
kommer då att lösgöras från den ena ytan och
fastna vid den andra, antingen så att ett
fragment av den mjukare metallen överförs till den
hårdare (fig. 1) eller ett stycke av den hårdare
till den mjukare (fig. 2).
Det bör slutligen betonas, att den låga
friktionskoefficient som man vanligen observerar
för metallytor (0,3 < /u < 1) beror på ett ytskikt
Fig. 1. Genomskärning av stålyta, vid vilken ett
koppar-fragment A har fastnat, då ett stycke koppar glidit utefter
den.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
