2.4Режим испытания пород на абразивность

Осевая нагрузка 15 кгс, скорость вращения 400 об/мин. Испытание производят без охлаждения стержня водой и без удаления продуктов истирания. Эталонный стержень при истирании не должен нагреваться более 200 - 220 градусов. При этой температуре контрольным является соломенно-жёлтый цвет побежалости (Таблица 2 .1).

Побежалостью называют оксидную плёнку, своим цветом иногда похожую на радугу, появляющуюся на зачищенной до блеска поверхности куска стали при нагревании. Каждому цвету побежалости соответствует своя температура образования. По таблице 2.4 можно довольно точно определить температуру нагрева.

Таблица 2.1 – Соотношение температуры и цвета побежалости [3]

Цвет побежалости	Температура в °С
Светло-соломенный	200
Светло-жёлтый	220
Соломенно-жёлтый	240
Коричнево-жёлтый	260
Коричнево-красный	265
Пурпурно-красный	275
Фиолетовый	285
Васильково-синий	295
Светло-синий	310
Серый	325 и выше

2.5Порядок испытания

Испытания производят следующим образом. Эталонный стержень, взвешенный на аналитических весах с точностью до 0,1 мг, зажимают в патроне шпинделя; опускают на необработанную поверхность образца, включают привод станка и производят истирание стержня о породу в течение 10 минут. После этого привод станка отключают, эталонный стержень извлекают, переворачивают и вновь закрепляют в патроне противоположным концом. Опускают стержень на другой необработанный участок поверхности образца и производят истирание в течение 10 мин другим концом стержня. Вынутый из патрона стержень промывают бензолом и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг. В случае забивания центрального отверстия в стержне частицами породы, до взвешивания эти частицы удаляют латунной или мягкой стальной иглой.

Проведение парных опытов с истиранием о каждый образец породы сплошного и кольцевого торцов эталонного стержня, с последующим усреднением полученных показателей вызвано тем, что для малоабразивных мономинеральных пород (флюорит, апатит) весовой износ стержней при сплошном забое больше, чем при кольцевом, а для полиминеральных пород имеет место обратное соотношение. Это объясняется тем, что при крепких мелкозернистых породах в ряде случаев нарушается сплошной контакт между стержнем и породой вследствие замедленного изнашивания металла в центральной части торца, так как в центре круга линейная скорость при вращении равна нулю.

Показатель абразивности горной породы вычисляют на основании результатов опытов по формуле:

где: а – показатель абразивности горной породы в мг;

g_i – потеря в весе эталонного стержня за каждый парный опыт в мг;

n – число парных опытов.

Необходимое число опытов устанавливают в зависимости от желаемой точности определения показателя абразивности. Для этой цели следует задаться допустимым отклонением К_доп в % (15% по умолчанию). В зависимости от структуры (размера зёрен) испытываемой породы по находят значение коэффициента вариации К_вар, в %.

Таблица 2.5 – Коэффициенты вариации показателей абразивности для горных пород различной структуры

Структура горной породы	Размер зерна, мм	Коэффициент вариации, Квар, %
Крупнозернистая Среднезернистая Мелкозернистая Тонкозернистая, с наличием включений	более 5 от 5 до 2 от 2 до 0,2 менее 0,2	30 22 19 34

Затем вычисляют отношение К_доп/К_вар и по его величине в Таблица 2 .6. определяют требуемое число единичных опытов.

Необходимое число парных опытов:

n_п = n/2

Пример: Требуется определить необходимое число парных опытов при испытании на абразивность среднезернистой горной породы с точность до 15%.

По таблице 3 для среднезернистых пород К_вар=22%. Поэтому К_доп/К_вар = 15/22 = 0,682.

По таблице 4 ближайшее число единичных опытов – n_п = 8. Число парных опытов n_п = n/2 = 4

На основании опытных данных составлена классификация горных пород и минералов по абразивности (Таблица 2 .7), которая предусматривает разделение всех горных пород на восемь классов.

Таблица 2.6 - Необходимое число единичных опытов при различных значениях К_доп/К_вар

Величина соотношения Кдоп/Квар	Необходимое число единичных опытов n	Величина соотношения Кдоп/Квар.	Необходимое число единичных опытов, n
2,000	1	0591	11
1,386	2	0,566	12
1, 132	3	0,544	13
0.980	4	0,524	14
0,876	5	0,506	15
0,800	6	0,490	16
0,741	7	0,475	17
0,693	8	0,462	18
0.653	9	0,450	19
0,620	10	0.438	20

Таблица 2.7 - Классификация горных пород и минералов по абразивности (по Л.И.Барону и А.В.Кузнецову) [2]

Класс абразивности	Характеристика пород по абразивности	Показатель абразивности, мг	Характерные породы, входящие в данный класс
1	2	3	4
I	Весьма мало абразивные	менее 5	Известняки, мраморы, мягкие сульфиды без кварца (галенит, сфалерит, пирротин),апатит каменная соль, глинистые сланцы.
II	Мало абразивные	5 - 10	Сульфидные и барито-сульфидные руды, аргиллиты, мягкие сланцы (углистые, глинистые, хлоритовые, хлорито-аспидные).
III	Ниже средней абразивности	10 - 18	Джеспелиты, роговики (рудные и нерудные) кварцево-сульфидные руды, магматические тонкозернистые породы, кварцевые и аркозовые тонкозернистые песчаники, железные руды, окремнённые известняки,

Продолжение таблицы 2.5

1	2	3	4
IV	Средне-абразивные	19 - 30	Кварцевые и аркозовые мелкозернистые песчаники, диабазы, крупнозернистый пирит, арсенопирит, жильный кварц, кварцево-сульфидные руды, магматические мелкозернистый породы, окварцованные известняки, джаспероиды
V	Выше средней абразивности	30 - 45	Кварцевые и аркозовые средне- и крупнозернистые песчаники, плагиограниты, мелкозернистые граниты и диориты, порфириты, габбро, гнейсы, скарны (рудные и нерудные), березиты, листвениты.
VI	Повышенной абразивности	45 - 65	Граниты, диориты, гранодиориты, граносиениты, порфириты, нефелиновые сиениты, пироксениты, амфиболиты, кварцевые и окварцованные сланцы, гнейсы.
VII	Высоко-абразивные	65 - 90	Порфириты, диориты, граниты, гранитоидные нефелиновые сиениты.
VIII	В высшей степени абразивные	Более 90	Корундосодержащие породы

Результаты опытов и вычислений заносят в Таблица 2 .8. Для обучения студентам, в целях экономии времени и средств, допускается провести по одному парному опыту на каждую из двух различных горных пород. Однако оформление Таблица 2 .8 из-за этого не должно сокращаться. То есть число столбиков в строках 8÷11 должно быть равно числу парных опытов. Например 4 или 10. Но заполнить, в этом случае, только первый столбик.

Таблица 2.8 – Результаты опытов и вычислений

	Дата
	Инвентарный номер и название образца.	№1. Алевролит			№2. Известняк
	Размер зерна, мм
	Коэф. вариации (Квар),%
	Коэфф. допустимого отклонения (Кдоп), %	15			15
	Число единичных опытов	n1			n2
	Число парных опытов	nп1			nп2
	№№ п/п парных опытов	1	...	nп1	1	...	nп2
	Начальная масса эталонного стержня (m0).мг
	Масса эталонного стержня после парного опыта (m), мг
	Потеря массы эталонного стержня за парный опыт (gi), мг
	Абразивность (а), мг
	Класс абразивности образца горной породы