Способ испытания материалов и покрытий на трение, износ и заедание



Способ испытания материалов и покрытий на трение, износ и заедание
Способ испытания материалов и покрытий на трение, износ и заедание

 


Владельцы патента RU 2561781:

Общество с ограниченной ответственностью "АГНИ-К" (RU)

Изобретение относится к области триботехнических испытаний материалов и может быть использовано при создании новых сталей и сплавов с особыми свойствами для тяжелых условий эксплуатации, а также при оценке работоспособности модифицированных поверхностей и покрытий. Сущность: осуществляют перемещение с помощью привода относительно друг друга взаимно прижатых и расположенных под углом цилиндрических образцов. Каждый из двух образцов принудительно вращают вокруг своей оси, при этом один из образцов перемещают одновременно вдоль своей оси и оси второго образца. Технический результат: повышение достоверности результатов при исследовании работы пары трения в режиме приработки и расширение технологических возможностей при испытании. 2 ил.

 

Изобретение относится к области триботехнических испытаний материалов и может быть использовано при создании новых сталей и сплавов с особыми свойствами для тяжелых условий эксплуатации, а также при оценке работоспособности модифицированных поверхностей и покрытий.

Известен аналогичный заявляемому способ испытания образцов (Гаркунов Д.И. Повышение износостойкости деталей машин. М.: Машин., 1960, с. 33). Описываемое устройство содержит длинный цилиндрический образец, к которому оппозитно с двух сторон прижаты пружиной два установленных перпендикулярно и неподвижно закрепленных коротких цилиндрических образца. С помощью привода длинный цилиндрический образец перемешают относительно коротких образцов. Момент схватывания образцов фиксируют по скачку силы трения и, соответственно, по усилию перемещения образцов относительно друг друга.

К недостаткам такого испытания можно отнести следующее. Смена зоны фрикционного контакта происходит только у длинного образца. Трущиеся поверхности коротких образцов не меняются. Поэтому они имеют вид и свойства уже приработанных поверхностей с характерными микрогеометрией, поверхностным упрочнением, вторичными структурами поверхностного слоя и т.д.

Все это не характерно для режима приработки реальной пары трения, и, соответственно, результаты испытания не будут в полной мере характеризовать режим приработки пары трения.

Кроме того, устройство позволяет вести испытание при какой-то одной фиксированной нагрузке, а значит, для определения критической нагрузки необходимо будет проводить ряд испытаний, что может существенно увеличить трудоемкость испытаний и потребное число образцов.

Конструкция устройства-аналога позволяет проводить испытания только в режиме трения скольжения и не позволяет моделировать трение с проскальзыванием, которое характерно для работы многих узлов трения.

Наиболее близким по технической сущности является способ испытания по а.с. №1084657, заключающийся в перемещении с помощью привода относительно друг друга взаимно прижатых и расположенных под некоторым углом цилиндрических образцов в условиях непрерывно увеличивающегося усилия прижатия. При этом, поскольку короткие ролики свободно вращаются на осях и установлены под углом к оси длинного образца, то происходит их вращение вокруг оси и смена зоны фрикционного контакта. Использование в конструкции специальной накладки переменного сечения позволяем вести испытание с постоянно увеличивающимся усилием прижатия образцов.

К недостаткам устройства-прототипа можно отнести то обстоятельство, что оно по своим конструктивным особенностям может реализовать только трение с проскальзыванием. Трение скольжения в чистом виде оно реализовать не может. Кроме того, площадь поверхности трения поворачивающихся роликов при условии одноразового фрикционного взаимодействия невелика и значительно уступает площади трения образцов в заявленном способе. Поэтому испытания на устройстве-прототипе можно проводить в достаточно узком диапазоне нагрузок. А значит, для получения полной картины взаимодействия трущихся поверхностей потребуется определенное число испытаний, что, несомненно, увеличит их стоимость.

Задача изобретения - устранение отмеченных недостатков.

Положительный эффект от предлагаемого способа достигается за счет повышения достоверности результатов при исследовании работы пары трения в режиме приработки и за счет расширения технологических возможностей при испытании. При этом во фрикционное взаимодействие зоны трения вступают только один раз, а испытания можно проводить в режиме чистого трения скольжения, в режиме трения с проскальзыванием и в широком диапазоне нагрузок.

Предметом изобретения является способ испытания образцов на трение, износ и заедание, заключающийся в перемещении с помощью привода относительно друг друга взаимно прижатых и расположенных под углом цилиндрических образцов, отличающийся тем, что при испытании в режиме приработки и трения с проскальзыванием и без каждый из двух образцов принудительно вращают вокруг своей оси, при этом один из образцов перемещают одновременно вдоль своей оси и оси второго образца.

Преимуществом предлагаемого способа является возможность проводить испытания процесса приработки трущихся поверхностей в широком диапазоне нагрузок. При этом в контакт вступают участки поверхности трения, не участвовавшие в процессе прежде и несущие в себе свойства, заложенные исключительно финишными операциями технологии изготовления деталей. Именно эти свойства определяют результаты приработки пары трения - длительность процесса приработки, величину приработочного износа, качество трущихся поверхностей, допустимые нагрузки и т.д.

Сущность предложенного способа поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 показано положение образцов 1 и 2:

а) в начале испытания:

б) в конце испытания.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема реализации предложенного способа испытаний.

Предложенный способ легко реализовать на обычном токарном станке. Образец 1 крепят одним концом в патроне токарного станка, другой конец образца поджимают вращающимся центром, установленным в задней бабке станка. Образец 1 получает вращение от шпинделя станка.

Для вращения образца 2 на поперечный суппорт 3 станка устанавливают дополнительный привод вращения 4 с peгулируемой частотой вращения. Привод устанавливают с помощью шарнира 5, что обеспечивает его свободное перемещение относительно образца 1 и, соответственно, обеспечивает его прижатие к образцу 1 под действием нагрузки. Усилие прижатия образца 2 к образцу 1 можно обеспечить, например, подвесив, набор грузиков 6 через подшипник качения 7 на конце образца 2.

После установки образцов и грузиков включают вращение шпинделя станка и вращение привода образца 2, включают также поперечную и продольную подачи станка. Образец 1 вращается, при этом оставаясь на месте, а образец 2 вращается и одновременно перемещается вдоль своей оси и оси образца 1.

По мере перемещения образна 2 относительно образца 1 будет увеличиваться плечо воздействия силы тяжести грузиков, вследствие чего давление в контакте будет плавно возрастать вплоть до наступления момента схватывания образцов. Схватывание образцов характеризуется резким увеличением силы трения в контакте и фиксируется с помощью резкого отклонения привода 2 от установившегося положения. Резкое отклонение привода происходит из-за того, что привод устанавливают в опорах качения 8 с фиксацией пружинами 9 от поворота в корпусе 10.

Меняя соотношение скоростей вращения образцов и скоростей подачи образца 2, можно моделировать не только процесс чистого трения скольжения, но и моделировать трение с разной степенью проскальзывания, которое характерно для условий работы целого ряда узлов, механизмов, передач (подшипники качения, передаточные механизмы и т.д.).

Способ испытания материалов и покрытий на трение, износ и заедание, заключающийся в перемещении с помощью привода относительно друг друга взаимно прижатых и расположенных под углом цилиндрических образцов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания в режиме приработки и расширения технологических возможностей, каждый из двух образцов принудительно вращают вокруг своей оси, при этом один из образцов перемещают одновременно вдоль своей оси и оси второго образца.



 

Похожие патенты:

Трибометр // 2559798
Изобретение относится к испытательным и обкаточным стендам. Трибометр состоит из предметного стола, ограничивающей рамки, заполняемой пробой насыпного груза, навески и тягового органа для предметного стола с прибором для определения его тягового усилия.

Техническое решение относится к устройствам для измерения величины износа и температуры изделий при трении. Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении содержит последовательно соединенные источник лазерного излучения, светоделитель и как минимум один измерительный волоконно-оптический световод, второй конец которого размещен в изделии на глубине Н, равной или меньшей расстояния R до трущейся поверхности.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изучения процесса работы поверхностей деталей машин. Согласно заявленному способу определения длительности этапов эксплуатации циклически нагруженных поверхностей деталей машин регистрируют изменения во времени параметра состояния контактирующих поверхностей деталей, нагруженных в соответствии с реальными условиями эксплуатации.

Изобретение относится к испытаниям материалов на фреттинг-усталость. Способ испытания материалов на фреттинг-усталость заключается в том, что испытуемый цилиндрический образец, в виде стержня переменного сечения с напрессованной на него втулкой контробразца, располагается в машине для усталостных испытаний типа НУ.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний резьбовых соединений, и может быть использовано для исследований износа резьбовых соединений труб нефтяного сортамента при свинчивании-развинчивании в коррозионной среде.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов. Устройство для исследования физико-механических свойств корнеклубнеплодов содержит раму (1) с прикрепленными к ней электродвигателем (2), на валу которого установлен сменный диск (3) с исследуемой поверхностью, и направляющей (4), на которой установлена подвижная тележка (5).

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к машинам для проведения испытаний на устойчивость к колееобразованию дорожных покрытий, и может применяться в соответствующих областях народного хозяйства.

Испытательный цилиндр и способ испытания сверхтвердого компонента. Испытательный цилиндр включает в себя первый конец, второй конец и боковую стенку, продолжающуюся от первого конца до второго конца.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов и может быть использовано при испытании сверхтвердых компонентов на сопротивление абразивному износу и/или стойкость к ударной нагрузке.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов и может быть использовано для испытания сверхтвердого компонента на сопротивление абразивному износу и/или стойкость к ударной нагрузке.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания металлов и сплавов, а также композиционных материалов и покрытий на стойкость к абразивному изнашиванию при нормальной и повышенных температурах. Установка содержит основание, на котором установлены привод вращения, вертикальный вал, контртело в виде плоского кольца с абразивной массой на его поверхности, держатель образца, закрепленный на механизме нагружения, и грузы. Держатель образца состоит из двух электрически изолированных друг от друга медных токоподводящих пластин, соединенных с источником тока. Кольцо закреплено на барабане с возможностью их вращения вокруг вертикального вала, жестко закрепленного на основании. Под кольцом расположен электрический нагреватель в виде ленты из материала с высоким электрическим сопротивлением, концы которой подключены к двум медным кольцевым шинам, расположенным на поверхности барабана и электрически изолированным от него. Кольцевые шины находятся в скользящем контакте с неподвижными токоподводящими узлами, подключенными к источнику тока, а кольцо и электрический нагреватель расположены в теплоизоляционном кожухе. Технический результат: расширение технологических возможностей и повышение достоверности результатов испытаний за счет реализации нагрева образца проходящим через него током до температур 1100°C, нагрева контр-тела и абразивной массы с помощью электрического нагревателя до температур 600°C. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области определения свойств материалов в условиях сухого трения, преимущественно для испытания структурных зон металла, образующихся в результате сварочных технологических процессов или локальной поверхностной термической обработки концентрированными источниками нагрева. Сущность: осуществляют вращение контробразца с постоянной скоростью и прорезывание контробразцом в образце паза в зоне трибологического контакта при постоянной нагрузке до заданной глубины, чем обеспечивается постоянство условий испытаний. Диаметр контробразца D выбирается из условия D=(10÷50)h, где h - ширина образца. Технический результат: возможность ускорить процесс испытания, упростить измерение величины износа и получения достоверных результатов при проведении испытаний на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения. 3 ил.

Изобретение относится к технологии оценки качества смазочных масел, в частности к определению их смазочной способности. Способ определения смазывающей способности масел заключается в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, пробу масла постоянной массы нагревают при определенной температуре в течение постоянного времени. Затем отбирают часть пробы окисленного масла, которую фотометрируют, и определяют коэффициент поглощения светового потока, а другую часть пробы окисленного масла испытывают на машине трения, определяют смазывающую способность по значениям коэффициента влияния тока. При этом пробу окисленного масла испытывают на машине трения при постоянных параметрах трения, пропускают через пару трения постоянный ток от внешнего стабилизированного источника напряжения, записывают диаграмму изменения тока в процессе трения, по которой определяют начало установившегося изнашивания и величину тока. Далее определяют коэффициент электропроводности граничного слоя как отношение тока, протекающего через граничный слой, к заданному току, определяют диаметр пятна износа и отношение коэффициента поглощения светового потока к диаметру пятна износа. Затем определяют падение напряжения UГС на граничном слое, разделяющем поверхности трения при установившемся изнашивании, по эмпирической формуле: U Г С = К П U ⋅ К Э Г С , где КП - коэффициент поглощения светового потока; U - диаметр пятна износа, мм; КЭГС - коэффициент электропроводности граничного слоя. Строят графическую зависимость падения напряжения на граничном слое от коэффициента поглощения светового потока, по которой определяют смазывающую способность испытуемого масла, причем чем больше значение падения напряжения на граничном слое, тем выше смазывающая способность. Техническим результатом является обоснованный выбор масел для двигателей внутреннего сгорания на основе комплексной оценки смазывающих свойств испытуемого масла по его оптическим свойствам, величине износа и коэффициенту электропроводности фрикционного контакта, отражающему сопротивляемость граничного смазочного слоя. 2 ил.

Использование: для определения эрозионной стойкости твердых микро- и нанообъектов при воздействии кавитации. Сущность изобретения заключается в том, что одну грань исследуемого объекта упрочняют, после чего проводят кавитационное воздействие в герметичной камере с жидкостью при избыточном гидростатическом давлении, обработку исследуемого объекта ведут гидроакустическим потоком при плотности мощности ультразвукового излучения, достаточной для нахождения исследуемого образца во взвешенном состоянии, оценивают эрозионную стойкость по состоянию рельефа поверхности, его геометрическим и объемным параметрам по сравнению с первоначальным состоянием объекта. Технический результат: обеспечение возможности полной и объективной оценки эрозионной стойкости твердых микро- и нанообъектов. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к железнодорожному транспорту, и может быть использовано при испытаниях пар трения по определению предельных нагрузок и триботехнических характеристик. Устройство содержит основание с закрепленной на нем стойкой и платформой, на которой установлен привод вращения вала и осевого его перемещения, узел нагружения образцов и систему измерения силы нагружения, дисковый контробразец, вал с размещенным на нем держателем образца, систему измерения силы трения. В качестве испытываемого образца устанавливается вырезанный темплет упрочненного гребня колеса после плазменной обработки толщиной 10-13 мм, в качестве контробразца - ролик, изготовленный из рельсовой стали, диаметром 40 мм и шириной 6 мм. Технический результат: повышение достоверности результатов оценки триботехнических свойств гребней колес, что обеспечит экономическую целесообразность выбранного режима и технологии поверхностного упрочнения колесных пар и надежность при эксплуатации без снижения работоспособности рельсов. 3 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации. Сущность: проводят испытание на изменение величины исходного параметра от свойств поверхностной и приповерхностной структуры, сформированной в процессе изготовления твердосплавного режущего материала. Проводят эталонные испытания на износостойкость в процессе резания материалов, вызывающие интенсивный адгезионный износ при оптимальной или близкой к ней скорости резания. Строят эталонную - корреляционную зависимость «износостойкость - исходный параметр». Осуществляют статистический контроль только величины исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов, а прогнозирование износостойкости для текущей партии твердосплавных инструментов на основании зависимости. В качестве исходного параметра используют величину необратимой - пластической глубины внедрения наноиндентора в поверхность и приповерхностную область карбидного зерна, с увеличением которой износостойкость твердосплавных режущих инструментов группы применяемости К, возрастает. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости при прогнозировании износостойкости твердосплавных режущих инструментов. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания сплавов, покрытий и других материалов, работающих в условиях высокотемпературной эрозии, характерных для труб топочных экранов бойлеров тепловых электростанций. Установка содержит стойку, закрепленную в фундаменте, станину, установленную на стойке, камеру и бункер абразива, расположенные на станине, тракт подачи абразива, соединенный с бункером, и тракт подачи воздуха, служащие входами в смеситель, выходом из смесителя является сопло подачи воздушно-абразивной смеси, которое, как и держатель образца, расположено в камере. В установку дополнительно введены нагреватель воздушно-абразивной смеси, закрепленный на смесителе, нагреватель образца, закрепленный на держателе, патрубок, установленный в камеру через резьбовое отверстие на боковой поверхности ее корпуса, для фиксации сопла в камере и расстояния до рабочей поверхности испытуемого образца в держателе, фланец, установленный на основании камеры с помощью резьбовых соединений, для фиксации держателя с испытуемым образцом в камере под углом к оси сопла. Технический результат: расширение функциональных возможностей установки и повышение достоверности испытаний. 1 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации. Сущность: проводят испытание на изменение величины исходного параметра от свойств поверхностной и приповерхностной структур, сформированных в процессе изготовления твердосплавного режущего материала. Проводят эталонные испытания на износостойкость в процессе резания материалов, вызывающие интенсивный диффузионный износ при оптимальной или близкой к ней скорости резания. Строят эталонную корреляционную зависимость «износостойкость - исходный параметр». Осуществляют статистический контроль только величины исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов, а прогнозирование износостойкости для текущей партии твердосплавных инструментов - на основании зависимости. В качестве исходного параметра используют величину обратимой упругой составляющей глубины внедрения наноиндентора в поверхность и приповерхностную область сложных карбидных зерен, содержащихся в поверхностной и приповерхностной структурах твердого сплава, с увеличением которой износостойкость твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р возрастает. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости при прогнозировании износостойкости твердосплавных режущих инструментов. 2 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования - контроля износостойкости твердосплавных режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации. Сущность: осуществляют проведение испытания на изменение величины исходного параметра от свойств поверхностной и объемной структуры, сформированной в процессе изготовления твердосплавного режущего материала. Проводят эталонные испытания на износостойкость в процессе резания материалов, вызывающих интенсивный адгезионный износ при оптимальной или близкой к ней скорости резания. Строят эталонную - корреляционную зависимость «износостойкость - исходный параметр». Контролируют только величину исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов и прогнозируют износостойкость для текущей партии твердосплавных режущих инструментов на основании зависимости. В качестве исходного параметра используют величину площади гистерезисной петли, полученной при измерении удлинения и последующего укорочения твердосплавного образца, соответственно при нагревании и последующем охлаждении, с увеличением которой износостойкость твердосплавных режущих инструментов, группы применяемости К, возрастает. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости при прогнозировании износостойкости твердосплавных режущих инструментов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при определении стойкости инструмента методом, основанным на корреляции между магнитными и физико-механическими свойствами. Для определения стойкости инструмента, работающего в составе пресса для холодной обработки металлов давлением при рабочей нагрузке в плоскости, перпендикулярной плоскости обработки, измеряют коэрцитивную силу на наиболее нагруженных участках инструмента в процессе его эксплуатации. Измерение производят в плоскости обработки в направлениях, параллельном и перпендикулярном плоскости рабочей нагрузки на инструмент. Полученные значения сопоставляют с критическими и производят оценку текущего ресурса инструмента. Для оценки используют наименьшее из рассчитанных по приведенным формулам значений текущего ресурса. В результате при определении стойкости инструмента обеспечивается учет влияния конструкции и материала инструмента, степени износа и рабочей нагрузки на технологической операции, что позволяет повысить точность определения. 2 ил., 2 табл., 1 пр.
Наверх