При трении по кварцу (кривая 2), твердость которого ниже, чем корунда, реализуется смешанный механизм изнашивания. Образование частиц износа происходит в результате микрорезания и многократного пластического деформирования. По мере приближения HV металла к HV абразива микрорезание сводится к нулю, уменьшается глубина внедрения частиц в металл и его сопротивление изнашиванию возрастает тем быстрее, чем меньше разница между HVO и HV . Это приводит к нелинейной зависимости ем (HVj .
Износостойкость металлов в значительной мере определяется их прочностными свойствами и модулем упругости. Повышение сопротивления материала изнашиванию при постоянной его твердости наблюдается при увеличении модуля упругости материала. Установлено, что е0 пропорционально модулю упругости в степени, значение которой находится в интервале 1,05-1,3. С ростом вклада микрорезания в процессе изнашивания влияние модуля упругости на е0 сказывается в меньшей мере. Приведенные зависимости характерны также для металлокерамических твердых сплавов.
Для полимерных материалов не обнаружено корреляции между износостойкостью и твердостью, поскольку их сопротивление изнашиванию определяется способностью не допускать высоких напряжений в контакте с абразивным зерном благодаря податливости материала. Фрикционные свойства полимеров также не оказывают существенного влияния на интенсивность их изнашивания.
Рисунок 3.9 – Зависимость износостойкости полимерных материалов от модуля упругости
Установлено, что в области малых нагрузок существует корреляция между износостойкостью полимеров и их модулем упругости (рисунок 3.9). М. М. Те-ненбаум полагает, что с повышением нагрузки кривая гм(Е) должна быть более пологой, т. е. уменьшение модуля упругости должно вызывать менее существенный рост е„ . Это подтверждается результатами сравнительных испытаний стали (СтЗ) и эластомера вулколана. При малых нагрузках сопротивление вулколана изнашиванию в 2 раза выше, чем ем стали. С увеличением нагрузки значения этих характеристик сближаются, а в области высоких нагрузок £„ стали становится выше почти на порядок.
Приведенные данные испытаний полимеров, полученные при трении в массе абразивных частиц, согласуются с результатами склерометрических измерений меди и полиэтилена, моделирующих изнашивание материалов единичной абразивной частицей. При нагрузке на индентор (иглу) склерометра до 0, 5 Н на поверхности меди остается царапина, ширина которой достигает 100 мкм, а на поверхности полиэтилена царапина не образуется. С повышением нагрузки до 0, 7 Н ширина царапины на полиэтилене остается меньшей, чем на меди, а при N> 0,7 Н наблюдается обратная картина.
3.4 ГИДРОАБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ
Гидроабразивное изнашивание - это отделение с поверхности трения материала либо его пластическое деформирование под воздействием твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости, сопровождающееся изменением размеров изнашиваемого тела.
Этому виду изнашивания подвергаются трубопроводы, детали буровых установок, земснарядов, полевых машин, водного транспорта, турбин насосов, сопла'и дефлекторы дождевальных установок..
Механизм и интенсивность изнашивания материалов зависят от угла атаки а частиц. Если а = 90° (частицы падают перпендикулярно к изнашиваемой поверхности), возможны следующие виды изнашивания твердых тел: хрупкое разрушение, износ вследствие пластического деформирования, перенаклеп с последующим отделением материала в виде чешуек. В этом случае наибольшей износостойкостью обладают материалы, способные выдерживать без разрушения многократные деформации (резина, полимеры, по-лимеркерамика), наименьшей - хрупкие (стекло, базальт). С уменьшением а возрастает роль микрорезания и малоцикловой усталости. В этом случае более износостойкими становятся металлы.
Химическая активность влаги также оказывает влияние на механизм изнашивания. Так, вода при трении способствует .ускорению окисления металла и образованию свободного водорода, что гарантирует более интенсивное изнашивание.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.