Износостойкость материалов и изделий

Износом называется такое изменение внешнего вида, конструкции или потребительных свойств изделия, при которых оно требует ремонта (частичный износ) или становится непригодным для дальнейшего использования (полный износ).

Процесс износа изделия представляет собой весьма сложное явление, так как изделия при их эксплуатации подвергаются различным механическим и физико-химическим воздействиям.

В зависимости от условий использования, природы матет риала и конструкции изделия в процессе износа преобладав ют те или иные воздействия и в каждом отдельном случае могут устанавливаться различные преобладающие причины износа. Например, при использовании столового ножа изной лезвия определяется в основном механическими воздействие ями — истиранием лезвия при резке и периодической точке| износ материалов штор оконных занавесок зависит главным образом от интенсивности физико-химических воздействии прямых солнечных лучей, воздуха, влажности и интенсив- ности стирок. ;

Внешний механический износ, при котором истираются поверхности материала (изделия), является простейшим ви- дом разрушения; этот износ сопровождается потерей с по-; верхности частиц вещества и, следовательно, уменьшением; толщины, массы и прочности материала на участках износа; Например, истирание нижней части обуви, лицевого слоя; полимерных покрытий и паркетных материалов. ;

Внешний механический износ, не сопровождаемый дру-* гими видами износа, редко встречается, однако он является важнейшим фактором при износе многих изделий или отдельных их частей — обуви, одежды, некоторых металлических изделий, мехов и др.

Интенсивность внешнего износа зависит от природных свойств материала, структуры поверхности, подвергающейся внешним воздействиям, и интенсивности этих воздействий.

Испытание стойкости материалов к внешнему механическому износу осуществляется при натурных испытаниях и чаще основывается на определении сопротивления материала истиранию. В лабораторной практике используются приборы различных конструкций для истирания исследуемых образцов, причем в качестве истирающей поверхности берется сплав (сталь, бронза), карборунд, шлифовальная бумага или другие материалы. Для оценки стойкости к истиранию текстильных материалов используют серо-шильное сукно, при оценке стойкости к истиранию ПВХ — линолеумов применяют шлифовальную бумагу (ткань) с электрокарундом №40.

Внутренний механический износ вызывается многократными механическими воздействиями на материал в процессе эксплуатации и сопровождается изменением внутренней структуры и в связи с этим физико-механических свойств материала.

Потеря упруго-эластических и пластических свойств материала, увеличение жесткости, хрупкости, падение механической прочности служат признаками такого износа, хотя внешний вид и конструкция изделия остаются без изменения. При дальнейшем износе изделие становится непригодным для использования вследствие резкого ухудшения потребительских свойств, частичного или полного' разрушения изделия. Такой вид износа наблюдается в изделиях или их деталях, подвергающихся при использовании многократным механическим нагрузкам — растяжению, сжатию, изгибу, ударным воздействиям и т. д., вызывающим усталость материала. Этот вид износа характерен, в частности, для многих деталей механизмов (например, осей машин, поршней и пр.).

Сопротивление материалов внутреннему износу определяется на основании данных, получаемых при установлении механических свойств материалов, и дополнительными исследованиями путем применения многократных нагрузок (растяжения, сжатия, изгиба) •— это многоцикловые нагрузки.

Физико-химические воздействия при использовании изделий являются существенным фактором, обусловливающим износ многих изделий- Свет, тепло, влага, окислители, щелочные и кислые растворы, поверхностно-активные вещества (ПАВ^) и другие реагенты во многих случаях более сильно воздействуют на некоторые материалы и изделия, чем механические ^нагрузки.

Износ некоторых предметов одежды (платьево-сорочеч-ных, летних тканей и др.), подвергающихся интенсивному солнечному облучению (инсоляции) в соединении с повторными стирками, обусловливается преимущественно физико-химическими факторами. Износ металлических сплавов представляет собой сложный физико-химический процесс.

В процессе физико-химических воздействий материалы изделия претерпевают: изменение химического состава, из| менение поверхности материала (выцветание окрасок, обра| зование окисных пленок и пр.), потерю массы, ухудшение физико-механических свойств, частичное или полное раз| рушение изделия. Следует иметь в виду, что физико-хими-' ческие воздействия на материал определяют и изменение показателей внешнего механического и "внутреннего" износа, которые в этом случае протекают более интенсивно.

Стойкость материалов и изделий к износу при физико-химических воздействиях устанавливается путем изучения физико-химических свойств и проведения специальных исследований материалов, подвергаемых различным воздействиям с последующими определениями изменений физико-механических свойств — прочности, удлинения, сопротивления истиранию и др.

При определении прочности изделия в эксплуатации было бы неправильно основывать суждение об износостойкости изделия только данными о механических и физико-химических свойствах материала или данными его исследования в определенном направлении. Так, прочность в эксплуатации для большинства изделий зависит не только от материала, но и от конструкций изделия. Из практики известно, что неправильная конструкция одежды и обуви, помимо того, что она вызывает неудобства при носке, обусловливает быстрый износ или даже полное разрушение изделий в начальной стадии носки.

Следует упомянуть еще об одном виде износа, вызывающем непригодность изделия к эксплуатации,— износе изделия вследствие устарелости по внешнему виду, форме или конструкции. Такие, изделия не находят спроса. Наступил "моральный износ" изделия.

Установление прочности изделий в эксплуатации представляет одну из наиболее сложных и ответственных товароведных задач, и подход к разрешению ее должен быть основан на знании свойств материалов, конструкции и условий использования готового изделия или материала.

Задача становится особо сложной в тех случаях, когда при эксплуатации изделие подвергается различным воздействиям, как механическим, так и физико-химическим, и когда установить преимущественное влияние тех или других на изделие становится затруднительным. Поэтому в отдельных случаях, если имеется необходимость принять ответственные решения о приемлемости новых материалов или конструкций, особенно при массовом выпуске продукции, организуют опытную эксплуатацию (носку), во время проведения которой тщательно наблюдают за изменением свойств изделий.

, Одновременно с опытной эксплуатацией проводятся и лабораторные исследования, чтобы сопоставлением результатов опытной эксплуатации и лабораторных исследований получить наиболее полные данные о прочности изделий и факторах, обусловливающих эту прочность.

ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ

ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПРИГОДНОСТИ И ЭКСПЕРТИЗЫ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Товаровед-эксперт при выборе показателей обязан, следовать требованиям нормативных документов на конкретную продукцию и рекомендациям по применяемости показателей качества для оценки соответствия продукции назначению.

Целесообразно установить главные показатели функциональных свойств продукции. Например, стиральная машина должна обеспечивать отстирываемость бытовых изделий до нужного значения соответствующего ГОСТ показателя. При соответствии показателя отстирываемости, стиральная машина должна обеспечивать сохранение прочности материала в стираемом изделии и его линейных размеров (степень усадки). Товаровед-эксперт обязан отбирать наиболее значимые показатели, а их число не должно превышать семи-восьми показателей, что будет способствовать оптимальности решаемой задачи по экспертизе конкретного товара.

В оценке ряда материалов и изделий используются не только однотипные показатели и свойства. Так, для метал

лов и изделий из них показатели химического состава и фц', зико-механических свойств являются главнейшими; для стек ла наиболее важны показатели прозрачности, термической химической устойчивости и т. д. При оценке потребительные свойств ограничиваются обычно возможно меньшим число-показателей, но при общих характеристиках и в техничес; ких описаниях используют большее число показателей. '

В зависимости от задач исследования те или иные пока; затели иногда выделяются в отдельные группы, которы" присваивают различные названия: показатели функциональ ных, гигиенических свойств и др. Выделяя некоторые химические и физические свойства материалов, составляют ком плекс наиболее важных функциональных свойств, учитыва; емых на этапах выработки и потребления того или HHorq изделия. Например, в оценке волокнистых материалов таки показатели, как длина, величина поперечника волокна, гиб^_; кость, прочность при растяжении, показатель удлинения, чи-? стота волокнистого материала, являются главнейшими эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими качество готового изделия.

Понятием "гигиенические свойства" объединяется ря, химических, физических и микробиологических свойств* имеющих наибольшее значение при гигиенической оценке товара того или иного назначения.

Отсутствие вредности для здоровья человека (при использовании товара) — первая и основная характеристика товара любого назначения, определяющая безопасность предмета потребления.

Выбор показателей для оценки гигиенических свойств зависит от вида товара, его назначения. Например, при оценке олова, применяемого для пищевых целей, основным показателем является содержание в олове мышьяка и свинца, которые обычно присутствуют в олове и характеризуют биологическую безопасность олова. При оценке гигиенических свойств одежды главнейшими показателями являются гигроскопические свойства материалов, теплоизолирующие

свойства одежды, воздуха и паропроницаемость, масса и другие, которые выше рассматривались при обзоре показателей свойств материалов и готовых изделий.

При оценке гигиенических свойств используются также и такие показатели, которые могут быть определены лишь в процессе эксплуатации изделия и не относятся непосредственно к материалу или изделию (показатели микроклимата по-додежного пространства, действие на физиологические функции организма и др.).

Научно обоснованный выбор показателей для экспертизы свойств товаров способствует повышению качества работы товароведа. [