Способ определения износостойкости покрытия

Авторы патента:

Фишков Алексей Анатольевич (RU)

Бирюков Владимир Павлович (RU)

Гудушаури Элгуджа Георгиевич (RU)

Татаркин Денис Юрьевич (RU)

G01N3/56 - исследование сопротивления износу или истиранию

Владельцы патента RU 2644440:

Гудушаури Элгуджа Георгиевич (RU)
Фишков Алексей Анатольевич (RU)
Бирюков Владимир Павлович (RU)
Татаркин Денис Юрьевич (RU)

Изобретение относится к области испытания материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости поверхностей и покрытий. Сущность: осуществляют склерометрирование наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал с последующим измерением геометрических параметров деформации поверхности покрытия. На начальном этапе измерения геометрических параметров измеряют ширину царапины основного материала и ширину царапины наплавленного материала с последующим определением коэффициента износостойкости по формуле:

K=С b/d,

где b - ширина царапины основного материала (мкм),

d - ширина царапины наплавленного слоя (мкм),

С=0,7÷1,5 - коэффициент, учитывающий особенности процесса наплавки (режимы обработки, добавки). Технический результат: повышение точности и упрощения технологии проведения оценки износостойкости наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал. 3 ил.

Изобретение относится к области испытания материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости поверхностей и покрытий.

Известен способ оценки относительной износостойкости материалов на износ, включающий изготовление двух образцов из эталонного материала, формирование упрочненного слоя (покрытия) на одной из торцевых поверхностей образцов, приработку рабочих поверхностей образцов для достижения плотного их прилегания к изнашивающей абразивной поверхности, оценку толщины упрочненного слоя, измерение исходного размера второго образца, истирание испытуемого упрочненного слоя с последующим расчетом относительной износостойкости по формуле, представляющей отношение разности пути трения упрочненного слоя и материала основы к произведению пути трения упрочненного слоя и его толщины (патент РФ №2315284 по кл. G01N 19/02 от 20.01.2008 г.).

Недостатком данного способа является сложность и длительность процесса оценки относительной износостойкости материала на износ.

Кроме того, при использовании этого способа возникают погрешности, обусловленные вычислением пути трения материала покрытия.

Известен также способ определения относительной износостойкости материалов (патент РФ №2373520 по кл. G01N 19/02 от 20.11.2009 г.).

Данный способ, по мнению авторов, упрощает и сокращает длительность процесса оценки относительной износостойкости материалов на износ за счет исключения операции определения толщины упрочненного слоя.

Недостатком данного способа является относительно низкая производительность и точность оценки износостойкости материалов.

Известен способ определения износостойкости материалов, основанный на использовании склерометрии и оценке энергии активации разрушения материалов поверхностного слоя (патент РФ №2327137 по кл. G01N 3/46 от 20.06.2008 г.).

Сущность данного способа заключается в оценке тангенциальной силы сопротивления деформации при царапании. По характеристикам деформирования рассчитывают удельную работу пластической деформации поверхностного слоя и приравнивают ее к величине энергии активации разрушения этого слоя, при этом количество деформированного материала принимают постоянным.

Оценка тангенциальной силы позволяет исключить измерение размеров микродеформации поверхностного слоя, что упрощает технологию определения износостойкости материалов и повышает точность оценки энергии активации.

Недостатком данного способа является относительно низкая точность и достоверность определения износостойкости материалов.

Известен способ определения износостойкости материалов с использованием склерометрии, включающий единичное деформирование (царапание) упругопродольным склерометром, определение объема царапины, а за критерий оценки износостойкости принимают величину, обратно пропорциональную объему царапины (патент РФ №1320707 по кл. G01N 3/56 от 30.06.1987 г.).

Недостатком данного способа является сложность процесса определения, обусловленная моделированием реальных условий абразивного изнашивания, проведение расчета по программам.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности и упрощения технологии проведения оценки износостойкости наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения износостойкости покрытия, включающем склерометрирование наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал с последующим измерением геометрических параметров деформации поверхности покрытия, отличающийся тем, что на начальном этапе измерения геометрических параметров измеряют ширину царапины основного материала и ширину царапины наплавленного материала с последующим определением коэффициента износостойкости по формуле:

K=C b/d,

где b - ширина царапины основного материала (мкм),

d - ширина царапины наплавленного слоя (мкм),

С=0,7÷1,5 - коэффициент, учитывающий особенности процесса наплавки (режимы обработки, добавки).

На фиг. 1 представлена иллюстрация трека, образованного при склерометрии (деформации) покрытия основного материала с нанесенным на него наплавленным материалом.

Фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1

Фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

1 - материал основы, 2 - наплавленное покрытие, 3 - след (царапина) от алмазного индентора в материале основы, 4 - след (царапина) от алмазного индентора в наплавленном покрытии, 5 - алмазный индентор.

Способ определения износостойкости покрытия осуществляется следующим образом.

Поверхность подготовленной заготовки, выполненной в виде наплавленного на основной материал слоя, подвергается воздействию алмазным индентором 5 путем вдавливания и перемещения индентора параллельно поверхности участка заготовки (фиг. 3).

При этом рабочий конец индентора проникает в материал основы 1, образуя при этом канавку 3 шириной b. При дальнейшем воздействии индентора происходит деформация участка с наплавленным покрытием 2, образуя след с канавкой 4 шириной d.

Так как твердость наплавленного слоя выше, чем твердость основного материала, то ширина канавки b больше ширины канавки d.

Коэффициент износостойкости определяется из соотношения:

K=C b/d,

где b - ширина царапины основного материала (мкм),

d - ширина царапины наплавленного слоя (мкм),

С=0,7÷4,5 - коэффициент, учитывающий особенности процесса наплавки (режимы обработки, добавки).

Экспериментальные данные были проведены на заготовках, выполненных из основного материала чугуна ВЧ60-2 с наплавленным на него порошком на никелевой основе.

Ширина канавки, полученная при склерометрии наплавленного слоя, равна d=28 мкм, а ширина канавки основного материала b=35 мкм.

При C, равном 1,2, коэффициент износостойкости равен 1,5.

Данный способ определения износостойкости покрытия упрощается, повышается точность измерения, а коэффициент износостойкости является критерием оценки износостойкости покрытия.

Способ определения износостойкости покрытия, включающий склерометрирование наплавленного покрытия, нанесенного на основной материал с последующим измерением геометрических параметров деформации поверхности покрытия, отличающийся тем, что на начальном этапе измерения геометрических параметров, измеряют ширину царапины основного материала и ширину царапины наплавленного материала с последующим определением коэффициента износостойкости по формуле:

K=С b/d,

где b - ширина царапины основного материала (мкм),

d - ширина царапины наплавленного слоя (мкм),

С=0,7÷1,5 - коэффициент, учитывающий особенности процесса наплавки (режимы обработки, добавки).

Изобретение относится к технике испытания строительных материалов Стенд содержит термостатированную камеру с размещенным в ней узлом создания усилия на испытуемый образец, имеющим обрезиненное колесо, закрепленное в держателе; выводящимися на пульт управления терморегулятором и измерителем глубины образующейся колеи; выполненным с возможностью движения по горизонтальным направляющим штангам посредством привода с электродвигателем испытательным столом.

Способ определения износостойкости стоматологических восстановительных материалов // 2636398

Изобретение относится к области исследования износостойкости материалов, используемых в стоматологии. Сущность изобретения: замеряют массы, геометрические размеры и шероховатость поверхности образцов эталона и исследуемого материала и помещают их на дно емкости.

Устройство для измерения величины износа и температуры изделия при трении (варианты) // 2631082

Группа изобретений относится к области оптических измерений одновременно нескольких параметров изделий, в частности к устройствам для измерения величины износа и температуры изделий при трении.

Способ изготовления образцов для триботехнических испытаний сопряжения типа "вал-вкладыш" // 2627397

Изобретение относится к области исследования механических свойств металлов, в частности их износостойкости, и касается подготовки образцов типа «вкладышей» для испытаний.

Многофункциональная машина трения (варианты) // 2624992

Изобретение относится к области трибометрии для исследования процессов трения, износа и трибоЭДС как при сухом трении, так и со смазкой. Машина трения содержит стол с жестким основанием, электродвигатель, неподвижную бабку, в которой в подшипниковой опоре размещен приводной вал, один конец которого через муфту соединен с электродвигателем, а другой - с ведущей головкой с контрэлементом, к которому прижимается торцом образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом образец закреплен в образцедержателе, расположенном на валу в подвижной бабке, и вал, вращающийся вокруг своей оси и перемещающийся вдоль оси для передачи усилия на образец с помощью механической системы в виде рычагов, при этом момент трения уравновешивается маятником, жестко связанным с образцедержателем с определением момента по шкале.

Установка для испытания материалов и покрытий на трение // 2619844

Изобретение относится к технике испытаний на трение и износ материалов и покрытий в условиях атмосферы и в высоком вакууме. Установка содержит форвакуумный насос, измерительный рычаг со вставкой с контртелом, установленным во фланце оправки карданной крестовины, герметично соединенным с гибким сильфоном с неподвижно установленной вакуумной камерой, привод с эксцентриковым валом, связанным тягой с рычагом карданной крестовины, рычаг с грузом, испытываемый образец, закрепленный в крышке неподвижной вакуумной камеры.

Способ определения износостойкости материалов упрочняющих покрытий рабочих органов сельхозмашин // 2618604

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ при трении и предназначено для определения износостойкости материалов упрочняющих покрытий рабочих органов сельхозмашин при их абразивном изнашивании в почве в реальных условиях.

Способ контроля технического состояния подъёмного каната // 2617145

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий при определении их механических свойств и предназначено для контроля технического состояния канатов шахтных подъемных установок.

Испытательная машина эндопротезов тазобедренных суставов для оценки состояния поверхности пары трения "металл-металл" // 2615599

Изобретение относится к области трибодиагностики и может быть использовано при оценке состояния качества поверхностей пары трения «металл-металл» эндопротеза тазобедренного сустава, а также аналогичных других сферических поверхностей.

Круговой почвенный стенд // 2613292

Изобретение относится к лабораторным стендам для испытаний почворежущих элементов сельскохозяйственных машин. Круговой почвенный стенд состоит из каркаса, приводного механизма, уплотнительных катков, грузов, рыхлителей почвенной массы, резервуара воды с капельницей, кругового почвенного канала, приспособления с гнездом для установки испытуемого образца.

Способ оценки эффективности смазочных материалов // 2646796

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в узлах трения. Способ основан на использовании верхнего и нижнего слоя поверхностей трения в присутствии исследуемого слоя смазки между ними, при этом формируют молекулярную модель пары трения с рандомизированным расположением молекул в смазочном слое с использованием ЭВМ и программы молекулярного моделирования, реализующей методы молекулярной механики, молекулярной динамики и квантовой химии, при этом после размещения двух параллельных слоев поверхностей трения с исследуемым слоем смазки между ними, проводят, используя процедуры минимизации энергии системы, оптимизацию положения молекул в смазочном слое, после чего находят межфазную поверхностную энергию, путем определения разницы энергий системы до взаимодействия смазочного слоя с поверхностью трения и после взаимодействия; затем осуществляют циклический сдвиг верхней поверхности трения относительно нижней, сохраняя параллельность заданное количество раз, повторяя процесс оптимизации положения молекул на каждом шаге сдвига, вследствие чего молекулы в смазочном слое принимают определенное геометрическое расположение в пространстве; после чего с учетом расположения молекул относительно поверхностей трения по известным зависимостям рассчитывают ориентационный коэффициент, а коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое рассчитывают из заданного соотношения, затем с помощью программы молекулярного моделирования рассчитывают потенциальную энергию системы, при этом ориентационный коэффициент, коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое и максимальное значение потенциальной энергии системы коррелируют с напряжением сдвига и, соответственно, силой трения; после чего по полученным данным определяют наиболее эффективное смазочное средство, которое обладает наименьшим напряжением сдвига при наименьшем значении потенциальной энергии системы и наибольших ориентационном коэффициенте и коэффициенте упорядоченности. Достигается упрощение и повышение эффективности оценки. 1 табл., 1 ил.

Способ оценки эффективности смазочных материалов // 2646811

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в машиностроении. Способ заключается в эксплуатации пары трения в присутствии смазки, пропускании через нее электрического тока при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, при этом определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами. Достигается возможность расширения диапазона оцениваемых свойств смазочных материалов.

Способ оценки внешних и внутренних параметров узлов трения при испытании в стендовых условиях // 2647338

Изобретение относится к способам оценки внешних и внутренних параметров узлов трения тормозных устройств в стендовых условиях, в частности пар трения ленточно-колодочных тормозов буровых лебедок. Предложен способ оценки внешних и внутренних параметров узлов трения при испытании в стендовых условиях, при которой механические системы объектной и модельной структуры, состоящие из подсистем, при их контактно-импульсном электротермомеханическом фрикционном взаимодействии подсистем, находящемся во взаимодействии с конструктивными особенностями, линейным или полиноминальным законами изменения тахограмм металлического фрикционного элемента пары трения, а также со скоростной, силовой, электрической, тепловой и химическими характеристиками узла трения, составляющими его единое поле энергетического взаимодействия при условии, что между внешними и внутренними параметрами «объекта» и «модели» обеспечивают необходимые соотношения. Достигается повышение достоверности результатов определения эксплуатационных параметров пар трения. 12 табл., 57 ил.