Способ испытания на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения



Способ испытания на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения
Способ испытания на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения
Способ испытания на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения
Способ испытания на износостойкость при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения

 


Владельцы патента RU 2566375:

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

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 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.

Классический способ определения износостойкости - измерение линейного или весового износа хорошо приработанной к валу колодки. Износ в этом способе измеряется по изменению диаметра вала и толщины колодки или по потере их веса за определенное число оборотов вала при постоянной нагрузке [Золотаревский B.C. Механические свойства металлов. - М.: Металлургия, 1983, с. 350; Комбалов B.C. Методы и средства испытаний на трение и износ конструкционных и смазочных материалов: справочник /под ред. К.В. Фролова, Е.А. Марченко. - М.: Машиностроение, 2008. - 384 с.]. Однако в этом способе площадь контакта непрерывно изменяется в ходе испытаний.

Известен способ Жаннена испытания материалов на износостойкость, реализованный в машинах Шкода-Савина и Шпинделя. В этом способе вращающийся контробразец скользит по образцу, оставляя на его поверхности лунку износа в форме цилиндрического сегмента. В машине Шкода-Савина контробразец имеет диаметр 30 мм и выполнен из твердого сплава. В машине Шпинделя контробразец сделан из мягкой стали, но его диаметр увеличен до 300 мм, чтобы снизить влияние его износа. За меру износа в этом способе Шпинделем предложено принимать площадь лунки износа, образованной после заданного числа оборотов при постоянной нагрузке [Патент Германии №416880 от 28.10.1922].

Недостатком известного способа является тот факт, что за время испытания этим способом удельное давление в зоне контакта обычно изменяется настолько, что происходит смена механизмов изнашивания, сопровождающаяся резким изменением коэффициента трения и скорости изнашивания.

Известно устройство, реализующее способ испытания на износостойкость материалов, включающий вращение контробразца с постоянной скоростью при постоянном давлении [Патент RU №2073846 от 20.02.1997]. Недостатком способа является зависимость пути трения от диаметра образца, что не обеспечивает одинаковые условия испытаний.

Известен способ испытания на износ, при котором контробразцом в образце прорезывается паз заданной глубины в зоне трибологического контакта, а интенсивность изнашивания определяется отношением глубины паза к пути трения [Д.Г. Точильников, Б.М. Гинзбург. Влияние С60 содержащих присадок к смазочному маслу на оптимизацию процессов изнашивания при граничном трении металлов. - Журнал технической физики, 1999, т. 69, вып. 6, с. 103].

Однако способ не обеспечивает постоянство удельного давления в зоне контакта ввиду непрерывного изменения его площади в процессе трибологического взаимодействия, что не гарантирует одинаковые условия испытаний (удельное давление, путь трения, температура образца).

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу обеспечения одинаковых условий испытаний и получения достоверных результатов при определении износостойкости в условиях жесткого типа изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе испытания на износостойкость материалов при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения, включающем 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.

Такое выполнение способа позволяет получить достоверные результаты износостойкости. Соотношение диаметра контробразца D и ширины образца выбирают из условий обеспечения минимального отклонения от плоскостности поверхности трибологического контакта и технической целесообразности, что позволяет анализировать износостойкость более тонких слоев не только после полного прорезывания образца, но и при меньшей глубине паза. При D>50h усложняется испытательное оборудование и повышается трудоемкость испытаний.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемой, показанной на фигуре 1, заключается в том, что при постоянной нагрузке и постоянном удельном давлении контробразцом 1 в образце 2 прорезывается паз 3 заданной глубины, при этом диаметр контробразца 1 D выбирается из условия D=(10÷50)h, где h - ширина образца 2.

Использование данного способа дает возможность определять интенсивность изнашивания и трибологические характеристики образцов с анизотропией структуры и свойств, например, по глубине зоны термического воздействия (ЗТВ) после сварочных и родственных технологических процессов или поверхностной упрочняющей обработки.

Кроме того, для обеспечения постоянства условий испытания целесообразно осуществлять принудительное охлаждение зоны трибологического контакта потоком воздуха.

Пример 1 конкретного исполнения. Описываемый способ использовали при испытаниях образцов из колесной стали типа 60Г (С - 0,63%, Cr - 0,2%), что моделирует наиболее жесткий тип изнашивания (100% проскальзывание) трибологической пары колесо-рельс в условиях сухого трения. Цель испытаний заключалась в оценке влияния основных параметров технологического процесса плазменного поверхностного упрочнения (мощность и скорость перемещении плазмотрона), определяющих структуру и свойства по глубине ЗТВ, для обеспечения оптимального сочетания физико-механических характеристик и износостойкости.

Результаты испытаний на износостойкость представлены на фигуре 2.

Для сравнения приведена зависимость износа металла основы от пути трения (кривая 4). Видно, что при одинаковой глубине ЗТВ (кривая 5) 2,1-2,2 мм - наименьшая интенсивность изнашивания упрочненного слоя реализуется при обработке по режиму 1.

Пример конкретного исполнения 2. Способ использовали для сравнительной оценки различных материалов и вариантов технологических способов модифицирования поверхности (фигура 3). Испытывали углеродистую сталь в различном исходном состоянии (отпуск - кривая 1, закалка - кривая 2) и плазменную наплавку порошком ПГ-СР2 (кривая 3 - однослойная, кривая 4 - двухслойная) по глубине врезания до 300 мкм. Эти данные подтверждают закономерности изнашивания в разнообразных условиях, в т.ч. и сухого трения известных материалов. Преимущества предлагаемого способа заключаются в возможности количественной оценки типа структуры и ее фазового состава соответственно кривые 1-2 и 3-4.

Способ испытания на износостойкость материалов при жестком типе изнашивания (100% проскальзывание) материала образца в условиях сухого трения, включающий 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, отличающийся тем, что диаметр контробразца D выбирается из условия D=(10÷50)h, где h - ширина образца.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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.

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения переменных величин и может использоваться в железнодорожных депо для контроля износа пластин коллектора. Технический результат, достигаемый изобретением, - повышение точности измерений, оперативности получения данных по износу пластин коллектора тягового электродвигателя локомотива. Указанный технический результат достигается тем, что измерительные датчики одновременно контролируют всю поверхность коллектора. Сущностью изобретения является то, что при визуальном осмотре поверхность коллектора условно делят, начиная от свободного конца, на четыре равные по длине пояса: I, II, III, IV, размещают над поверхностью коллектора N пронумерованных датчиков измерения расстояния, размещенных на одном кронштейне с возможностью горизонтального перемещения по нему, и расположенных над соответствующими поясами, приводят во вращение коллектор и в течение одного оборота с помощью датчиков непрерывно фиксируют расстояние до поверхности пластин коллектора, затем перемещают датчики по кронштейну и снова вращают коллектор, результаты измерений поступают в анализатор, в котором накапливаются данные по каждому поясу, полученные фактические расстояния по поясам II, III, IV сравниваются с расстояниями по I базовому поясу и по разности величин определяют износ пластин коллектора, результаты через блок управления поступают на дисплей компьютера. 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: осуществляют проведение испытания на изменение величины исходного параметра от свойств поверхностной и объемной структуры, сформированной в процессе изготовления твердосплавного режущего материала, проведение эталонных испытаний на износостойкость в процессе резания материалов, вызывающих интенсивный диффузионный износ при оптимальной или близкой к ней скорости резания, построение эталонной - корреляционной зависимости «износостойкость - исходный параметр», статистический контроль только величины исходного параметра у текущей партии твердосплавных режущих инструментов и прогнозирование износостойкости 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 уменьшением которой износостойкость твердосплавных режущих инструментов группы применяемости Р возрастает. Технический результат: повышение точности и снижение трудоемкости при прогнозировании износостойкости твердосплавных режущих инструментов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх