Экспериментально установлено, что повышение твердости чистых металлов и стали вызывает увеличение их износостойкости. Для малых углов атаки эта зависимость является линейной (рисунок 3.10), для больших – отражается выпуклыми кверху кривыми.
Рисунок 3.10 – Зависимость гидроабразивной износостойкости чистых металлов (/) и стали У12 (2, 3) для /, 2 - сх= 10°, для 3 - а = 70°
Менее существенное влияние твердости на ем в области больших а связано с ростом вероятности хрупкого разрушения. Усталостное разрушение осуществляется легче при скольжении абразивных частиц (малый угол а), а хрупкое - при ударе под большим углом, когда нормальная составляющая достаточна для создания в поверхностном слое материала высоких напряжений.
Повышение твердости сталей (кривые 2 и 3 на рисунке 3.10) вначале вызывает рост ем, что связано с уменьшением глубины внедрения частиц в изнашиваемый материал. Однако при высоких значениях HV сопротивление стали изнашиванию падает, так как вклад хрупкого разрушения поверхностного слоя в процесс изнашивания становится определяющим. По этой причине при а, близких к 90° (кривая 3), повышение твердости стали приводит к слабому росту ем , а в области больших значений HV наблюдается обратный эффект. Влияние угла атаки абразивных частиц на износостойкость различных материалов неоднозначно и определяется их сопротивлением малоцикловому и хрупкому разрушению. Для металлов график зависимости eM(HV) имеет минимум (рисунок 3.11, кривые /, 2). С повышением твердости стали минимум е„ смещается в область меньших значений а . Сопротивление гидроабразивному изнашиванию материалов, обладающих способностью выдерживать без разрушения большие деформации, повышается с ростом а .
Рисунок 3.11 – Влияние угла атаки частиц на гидроабразивную износостойкость материалов:
/- сталь У12 с HV = 8,3 ГН/м2; 2-стальУ12сHV • 2.6ГН/М2; 3 - резина Н-6; 4 -базальт
Об этом свидетельствует, в частности, кривая 3 на рисунке 3.11, отражающая зависимость ем(а) для резин. Для хрупких материалов (базальт) характерно падение ем с ростом угла атаки абразивных частиц.
Стойкость материалов к гидроабразивному изнашиванию зависит от скорости vчастиц абразива в момент удара по изнашиваемой поверхности. Влияние скорости частиц на износ (потерю массы) материалов описывается степенным уравнением Am = kv" , в котором показатель степени изменяется в интервале 1,5—4,0 в зависимости от угла атаки и материала изнашиваемого тела. Наиболее высокие значения т характерны для эластичных и хрупких материалов. При низких скоростях значительная часть энергии падающей частицы расходуется на упругое деформирование изнашиваемого тела и возвращается ей после удара. При повышении v рассеяние энергии уменьшается и сводится к нулю, если v достигает скорости распространения звуковой волны в изнашиваемом теле. В последнем случае даже резина ведет себя подобно хрупкому материалу и подвергается интенсивному изнашиванию.
Одним из основных факторов, влияющих на интенсивность гидроабразивного изнашивания материалов, является концентрация твердых частиц в потоке жидкости. Увеличение концентрации абразива ведет к монотонному росту интенсивности изнашивания до тех пор, пока отскочившие после удара об изнашиваемую поверхность частицы не станут сталкиваться с падающими частицами. Рост интенсивности гидроабразивного изнашивания наблюдается также при увеличении размера (массы) абразивных частиц, определяющих энергию их удара о поверхность изнашиваемого тела.
Металлы весьма чувствительны к химической активности гидроабразивной.среды. Так, сопротивление стали СтЗ изнашиванию при одних и тех же режимах нагружения составляет: в керосине -455 ч/мм3, в воде с 5 % (по массе) олеиновой кислоты -354, в дистиллированной воде -75 ч/мм3. При дальнейшем повышении химической активности среды коррозионное разрушение металла становится ведущим, и теряет смысл говорить о гидроабразивном изнашивании.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.