Гидроабразивное изнашивание

В соответствии с  ГОСТ 27674-88 износостойкость материала– это свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения. Износостойкость – это один из триботехнических показателей изделий. Износостойкость деталей оценивается при испытаниях на стенде или в эксплуатационных условиях по длительности работы подвергаемых испытаниям материалов или изделий до заранее заданного или предельного значения износа. Она определяется как их условная техническая характеристика при испытании на специальных лабораторных машинах, обеспечивающих моделирование реальных процессов изнашивания. Нанесение износостойких покрытий является эффективным способом повышения работоспособности режущих инструментов .

     Износостойкость изделия определяют следующие показатели (по ГОСТ 30858-2003): 1)износ – изменение массы изделий, их размеров, количества металла в масле или изменение параметров изделия, зависящих от износа поверхностей или сопряжений.

2)скорость изнашивания – отношение значения износа к интервалу времени, в течение которого он возник (мгновенная – в определенный момент времени, средняя – в определенный интервал времени).

3)интенсивность изнашивания (мгновенная, средняя) – отношение значения износа к обусловленному пути, на котором происходит изнашивание, или объему выполненной работы.

Износостойкость определяется  триботехническими характеристиками конструкционных и смазочных материалов и параметрами нагружения сопряжения. Оценочным показателем износостойкости является безразмерный показатель износостойкости И, рассчитываемый по формуле :

∆L/∆H

где ∆L – интервал пути трения, ∆H – приращение линейного износа.

      При неравномерном распределении износа по поверхностям трения износостойкость  определяют в установленном месте  или в месте наибольшего износа.

      Абразивное  изнашивание – это разрушение поверхности детали в результате ее взаимодействия с твердыми частицами  при наличии относительной скорости. В роли таких частиц выступают:

1. Неподвижно закрепленные твердые зерна, входящие в контакт по касательной либо под небольшим углом углом атаки к поверхности детали
2. Незакрепленные частицы, входящие в контакт с поверхностью детали
3. Свободные частицы, пребывающие в зазоре сопряженных деталей
4. Свободные абразивные частицы, вовлекаемые в поток жидкостью или газом.

На процесс абразивного  изнашивания может влиять природа  абразивных частиц, агрессивность среды, свойства изнашиваемых поверхностей, ударное взаимодействие, нагрев и  другие факторы. Общим для всех типов  абразивного изнашивания является механический характер разрушения поверхности. Абразивные частицы могут иметь  различную форму и быть самым  различным образом ориентированы  относительно сопряженной поверхности.

Влажность среды, так  же как и ее агрессивность, увеличивает  интенсивность гидроабразивного изнашивания.

Гидроабразивное изнашивание  происходит в результате воздействия на поверхность металла твердых абразивных частиц, взвешенных в жидкости и перемещающихся относительно изнашиваемой поверхности. Такой вид характерен для рабочих колес и корпусов насосов, предназначенных для перекачки технологических жидких сред, деталей гарнитуры размольного оборудования, поверхности стенок корпусов варочных котлов, особенно в местах установки загрузочных, выдувных и циркуляционных устройств и других деталей. Гидроабразивное изнашивание происходит при наличии значительного числа абразивных частиц в составе технологической среды. Наряду с режущим и царапающим воздействиями абразивных частиц в этом случае значительную роль в изнашивании играют коррозионные процессы, нарушающие сплошность защитной оксидной пленки в результате деформации микрообъемов металла.

      В случае гидроабразивного изнашивания (при допущении, что среда неагрессивна к поверхности детали) следует различать два случая взаимодействия абразива с материалом.

1. Удар прямой, угол атаки α=90⁰. В зависимости от массы частиц, скорости их падения, свойств абразива и физико-механических свойств материала детали возникает упругая деформация, хрупкое разрушение, перенаклеп с отделением материала в виде чешуек.
2. Косой удар, 0< α<90⁰. При углах атаки не выше угла трения на характер повреждения поверхности сильно влияет касательная составляющая импульса и сопротивление материала воздействию касательных сил на поверхность.

   Гидроабразивная износостойкость определяется не только прочностными свойствами, но в значительной мере показателями пластичности и вязкости.

   Наивысшую износостойкость из высокопрочных  чугунов в условиях гидроабразивного изнашивания имеет чугун с  шаровидным графитом  и перлито-ферритной (П70) металлической основой.  Наименьшую износостойкость имеет чугун с вермикулярным графитом и перлитной металлической основой.

  По данным К.Велингера и Г.Венца, при прямом ударе наибольшей износостойкостью (при твердости абразивных частиц, равной и выше твердости кварца и скорости потока около 100м/с) обладают резина и спеченные материалы; весьма малой износостойкостью – базальт и стекло. Износостойкость углеродистых и инструментальных сталей примерно одного и того же порядка.

            При косом ударе у  резины, по данным В.Кащеева, скорость изнашивания уменьшается при  увеличении угла атаки до угла трения, а затем становится постоянной; у  других материалов, в зависимости  от соотношения твердостей абразива и изнашиваемой поверхности, скорость изнашивания может непрерывно возрастать или достигать максимум при некотором  угле атаки, а затем убывать. В  одних случаях износостойкость  резины в несколько раз выше, чем  закаленной стали, в других случаях (при нулевом угле атаки) износостойкость  резины ниже, чем стали, в связи  с фрикционной природой усталостного повреждения поверхности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература 

1.Материаловедение. Учебник для вузов. Травин О.В., Травина Н.Т.

М.: Металлургия,1989. 384с.

2.Инструмент для современных технологий. Справочник/Под общ.ред. А.Р.Маслова. -М.: Изд-во «ИТО»,2005. 248с.;ил.

3.Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник.-4-е изд., перераб. и доп. –М.: «Издательство МСХА»,2001. 616с.,ил.280. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГОСТ 23.001-2004 

ГОСТ 30858-2003 

ГОСТ 30480-97

ГОСТ 23.201-78 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГОСТ 27674-88