5.2 Експериментальне дослідження зношування зразків з покриттями на основі металополімеру
При дослідженні процесу зношування зразків з бронзи БрО12 і стали 45 в початковому стані і з відновлюють металополімерними покриттями, були проведені чотири серії випробувань на зразках наступних пар тертя:
- бронза БрО12 - бронза БрО12;
- бронза БрО12 - бронза БрО12 з покриттям на основі металополімер «Стандарт»;
- сталь 45 - сталь 45 з покриттям на основі металополімер «Якість Суперіор»;
- бронза БрО12 з покриттям на основі металополімер «Стандарт» - сталь 45 з покриттям на основі металополімер «Якість Суперіор».
Дослідження по визначенню величини зношування Δh і коефіцієнта тертя f виконувалися після остаточної підробітки зразків. Як і при випробуваннях детонаційних покриттів, величина Δh обчислювалася по зміні довжини лунки, яка визначається за допомогою мікроскопа, а значення коефіцієнта тертя при різних умовах навантаження, характеризувалися різними значеннями питомих тисків. Змазування контактних поверхонь зразків здійснювалося крапельним способом. Як мастила використовувалося масло марки І-20 (ТУ-38-101-50-70; ГОСТ 20799-75).
Експериментальні значення Δh, отримані при випробуванні детонаційних покриттів, наведені в табл. 5.3. Графіки залежностей величини зношування Δh від шляху тертя наведені на малюнках 5.9, 5.11, 5.13, 5.15. Експериментальні параметри, вимірювані для визначення коефіцієнта тертя f представлені в
табл. 5.4. Отримані при випробуваннях зразків з цими покриттями залежності величини коефіцієнта тертя від прикладених тисків наведені на малюнках 5.10, 5.12, 5.14, 5.16.
Апроксимацією графічних залежностей, як і при обробці результатів випробувань детонаційних покриттів, були отримані емпіричні формули залежно величин Δh від шляху тертя Т і f від контактного тиску для зразків БрО12 і стали 45 в початковому стані і з металополімерними покриттями. При цьому похибка обчислень за формулами (5.9) ... (5.16) не перевищувала 22% від отриманих експериментальних значень, що випливає з порівняння експериментальних і розрахункових залежностей наведених на графіках. Велика похибка в порівнянні з залежностями для детонаційних покриттів пояснюється великим розсіюванням значень фізико-механічних характеристик металополімеру в порівнянні з металічними композитами, що наносяться детонаційними методом.
Пара тертя бронза БрО12 - бронза БрО12 (Рис. 5.9 - 5.10):
(5.9)
(5.10)
Рисунок 5.9 - Залежність величини зношування Δh від шляху тертя
Т для пари тертя бронза БрО12 - бронза БрО12
Рисунок 5.10 - Залежність коефіцієнта тертя f від контактного тиску Р для пари тертя бронза БрО12 - Бронза БрО12
Пара тертя бронза БрО12 - бронза БрО12 з покриттям на основі металополімер «Стандарт» (Рис. 5.11, 5.12):
(5.11)
(5.12)
Рисунок 5.11 - Залежність величини зношування Δh від шляху тертя Т для пари тертя бронза БрО12 - бронза БрО12 з металополімеру "Стандарт"
Рисунок 5.12 - Залежність коефіцієнта тертя f від питомої тиску p для пари тертя бронза БрО12 - бронза БрО12 з металополімеру "Стандарт"
Пара тертя сталь 45 - сталь 45 з покриттям на основі металополімеру «Якість Суперіор» (Рис. 5.13, 5.14):
(5.13)
; (5.14)
Рисунок 5.13 - Залежність величини зношування Δh від шляху тертя Т для пари тертя сталь 45 - сталь 45 з металополімеру "Якість Суперіор"
Рисунок 5.14 - Залежність коефіцієнта тертя f від питомої тиску p для пари тертя сталь 45 - сталь 45 з металополімеру "Якість Суперіор"
Пара тертя бронза БрО12 з покриттям на основі металополімеру «Стандарт» - Сталь 45 з покриттям на основі металополімеру «Якість Суперіор» (Рис. 5.15 - 5.16):
(5.15)
(5.16)
Рисунок 5.15 - Залежність величини зношування Δh від шляху тертя Т для пари тертя бронза БрО12 з металополімеру "Стандарт" - сталь 45 з металополімеру "Якість Суперіор"
Рисунок 5.16 - Залежність коефіцієнта тертя f від питомої тиску Р для пари тертя бронза БрО12 з металополімеру "Стандарт" - сталь 45 з металополімеру "Якість Суперіор"
Виходячи з порівняння результатів експериментальних дослідження і розрахунків за емпіричними формулами, можна відзначити наступне:
покриття на основі металополімеру «Стандарт» і металополімеру «Якість Суперіор» мають високі антифрикційні характеристики і зносостійкість при достатній міцності зєднання з матеріалом підкладки - в процесі експерименту покриття не мали відколів, тріщин і відшарувань - і можуть бути рекомендовані для відновлення деталей машин;
найбільшої зносостійкість володіє пара тертя бронза БрО12 з покриттям на основі металополімеру «Стандарт» - Сталь 45 з покриттям на основі металополімеру «Якість Супериор»; середнє значення Δh цієї пари матеріалів в два рази і більше разів менше, ніж у пар тертя з інших матеріалів;
ця пара матеріалів володіє і найкращими антифрикційними властивостями - середнє значення коефіцієнта тертя f менше, ніж у пар тертя з інших матеріалів більш ніж на 20%.
Таблиця 5.3 - Експериментальні значення Δh і Т при дослідженні зношуванні металополімерних покриттів.
Пара тертя |
Величина середнього зношування зразків Δh, мм |
||||||||
Бронза БрО12 –бронза БрО12 |
0,009 |
0,012 |
0,013 |
0,022 |
0,03 |
0,048 |
0,071 |
0,09 |
0,012 |
Шлях тертя T∙106 мм |
0,22 |
2,80 |
4,98 |
55,17 |
126,5 |
151,3 |
228,9 |
279,2 |
316,8 |
Бронза БрО12 - бронза БрО12, металополимер «Стандарт» |
0,008 |
0,010 |
0,012 |
0,019 |
0,025 |
0,041 |
0,065 |
0,082 |
0,10 |
Шлях тертя T∙106 мм |
0,26 |
3,1 |
5,27 |
61,80 |
131,3 |
162,5 |
230,2 |
282,6 |
330,5 |
Сталь 45 – Сталь 45 з металополімером «Качество Суперіор»
|
0,008 |
0,009 |
0,010 |
0,017 |
0,023 |
0,040 |
0,058 |
0,062 |
0,080 |
Шлях тертя T∙106 мм |
0,31 |
3,42 |
4,9 |
54,3 |
128,8 |
157,3 |
241,2 |
272,3 |
315,6 |
Бронза БрО12, металополимер «Стандарт»- Сталь 45 з Металополімером «Качество Суперіор» |
0,006 |
0,007 |
0,009 |
0,009 |
0,010 |
0,015 |
0,022 |
0,033 |
0,048 |
Шлях тертя T∙106 мм |
0,35 |
2,6 |
5,6 |
62,4 |
137,2 |
166,3 |
246,5 |
280,4 |
368,5 |
Таблиця 5.4 - Експериментальні значення коефіцієнта тертя f і контактних тисків p при дослідженні металополімерних покриттів.
№ |
Пара тертя |
Величина коефіцієнта тертя f |
||||||
1.1 |
Бронза БрО12 - бронза БрО 12 |
0,07 |
0,055 |
0.050 |
0,048 |
0,044 |
0,043 |
0,041 |
1.2 |
Контактний тиск Р, МПа |
0,42 |
0,80 |
1,20 |
1,60 |
1,80 |
2,00 |
2,40 |
2.1 |
Бронза БрО12 - бронза БрО12, металополімер «Стандарт» |
0,06 |
0,050 |
0,048 |
0,047 |
0,043 |
0,041 |
0,040 |
2.2 |
Контактний тиск Р, МПа |
0,42 |
0,80 |
1.20 |
1,60 |
1,80 |
2,00 |
2,40 |
3.1 |
Сталь 45 - Сталь45 з металополімером «Качество Супериор» |
0,071 |
0,066 |
0,060 |
0,055 |
0,048 |
0,046 |
0,042 |
3.2 |
Контактний тиск Р, МПа |
0,42 |
0,80 |
1,20 |
1,60 |
1,80 |
2,00 |
2,40 |
4.1 |
Бронза БрО12, метало полімер «Стандарт»- Сталь 45 з металополімером «Качество Супериор» |
0,060 |
0,055 |
0,048 |
0,044 |
0,041 |
0,038 |
0,038 |
4.2 |
Контактний тиск Р, МПа |
0,42 |
0,80 |
1,20 |
1,60 |
1,80 |
2,00 |
2,40 |