Для минералов характерны микрорезание и усталостное разрушение поверхности при воздействии гидроабразивной среды. Их износостойкость находится в корреляции с микротвердостью. Причем эта зависимость описывается степенной функцией, а показатель степени при HV увеличивается с ростом угла атаки. Так, изменение а от 10 до 70° сопровождается увеличением показателя степени от 2,2 до 2,8.
Гидроабразивная износостойкость пластмасс ниже, чем металлов. Однако в отличие от металлов увеличение угла атаки абразивных частиц приводит к повышению их износостойкости, и по этой характеристике полимерные материалы (особенно резины и полиуретаны) приближаются к металлам. Данный эффект объясняется высоким уровнем рассеяния энергии удара и релаксацией напряжений, возникающих в поверхностном слое полимера при ударе частицы. Эти факторы связаны с деформационными свойствами полимеров, о чем свидетельствует корреляция их сопротивления изнашиванию с модулем упругости. Установлено, что независимо от угла атаки абразивных частиц ем при гидроабразивном изнашивании монотонно уменьшается с ростом модуля упругости полимерных материалов.
Таким образом, полимеры имеют преимущество по сравнению с металлами по гидроабразивной износостойкости при больших углах атаки и малой энергии удара, определяемой массой и скоростью частиц абразива. Особенно эффективно применение полимерных материалов при гидроабразивном изнашивании в агрессивных средах.
3.5 ГАЗОАБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ
Газоабразивное изнашивание - это отделение с поверхности трения материала либо его пластическое деформирование под воздействием твердых частиц, увлекаемых потоком газа, сопровождающееся изменением размеров изнашиваемого тела.
Этому виду изнашивания подвергаются детали пневмотранспортных устройств, газовых турбин, дезинтеграторов, горно-шахтного оборудования, молотки дробилок, обшивка летательных аппаратов, лопатки вентиляторов, сопла пескоструйных автоматов, выхлопные трубы.
Кинетическая энергия твердых частиц расходуется на деформирование, разогрев и разрушение поверхностного слоя изнашиваемой детали, а также на трибохимические реакции, эмиссию электронов и ускорение частиц после удара.
Механизм газоабразивного изнашивания определяется структурой и механическими свойствами изнашиваемых материалов, а также углом атаки, скоростью и размерами абразивных частиц. При малых углах атаки, когда реализуется упругопластический (материал с низкой твердостью) скользящий контакт абразивных частиц с изнашиваемой поверхностью, частицы износа возникают в результате многократного пластического деформирования материала абразивом. На поверхности трения образуются вытянутые в направлении v лунки (канавки), на краях которых располагаются гребешки пластически деформированного материала (рисунок 3.12, а). После многократных ударов абразивных частиц и деформаций материала происходит его охрупчивание и отделение от поверхности трения. Таким образом, изнашивание является результатом пластического деформирования материала и его малоцикловой усталости.
С повышением твердости материала лунки становятся менее глубокими, меньший объем поверхностного слоя подвергается деформациям и наклепу. При этом влияние пластических деформаций и усталости на процесс изнашивания снижается, что вызывает уменьшение / . В отдельных случаях возможно микрорезание с образованием стружки.
Рисунок 3.12 – Вид поверхности трения стали 20 после газоабразивного изнашивания при v = 120 м/с,
<4=230 мкм: а - а = 15°; б - а = 90°
При больших углах атаки изнашивание вязкоупругих и пластичных тел является следствием многократного пластического деформирования материала, выдавливаемого абразивной частицей из зоны контакта (рисунок 3.12, б). Отделение частицы износа происходит после исчерпания запаса пластичности, появления и развития микротрещин в поверхностном слое. При изнашивании хрупких материалов, обладающих высокой твердостью, доминирующим становится хрупкое разрушение поверхностного слоя. Появление трещин и выкрошивание материала может происходить при однократном ударе абразивной частицы. В данном случае практически отсутствует изнашивание в результате пластического деформирования и усталости поверхностного слоя.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.