2. Износ и испытания на износостойкость

Обычно сопротивление деформации объединяют в общее понятие прочность, а сопротивление разрушению – надежность.

Если разрушение происходит не за один, а за многие акты нагружения, причем за каждый акт микроразрушение, то это характеризует долговечность материала. Долговечность материала определяют испытанием на усталость, ползучесть, коррозию, износ и др.

Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров тела под воздействием внешних силовых факторов.

Износ – результат изнашивания – представляет собой разрушение поверхностного слоя материала в результате внешних силовых воздействий при трении.

Наличие силовых воздействий отличает износ от коррозии, электрической эрозии и других процессов, также приводящих к поверхностному разрушению материалов.

Различают: Линейный износ - износ, определяемый по уменьшению

размера по нормали к поверхности трения U , [мм, м].

Весовой износ - износ, определяемый по уменьшению

веса детали U , [г, кг].

Объемный износ - износ, определяемый по уменьшению

объема детали U , [мм , м ].

Скорость изнашивания – отношение величины износа ко времени, в течение которого он возник

, [мм/с] (2.1)

Интенсивность изнашивания – отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или объему выполненной работы.

(2.2)

Износостойкость материала является характеристикой его способности сопротивляться изнашиванию в определенных условиях внешнего воздействия.

Относительная износостойкость – безразмерный показатель, характеризующий соотношение абсолютных величин износа двух материалов, из которых один принят за эталон. 7-9 с.[2].

Практически сложились четыре категории испытаний на износостойкость, позволяющие решать перечисленные во­просы с различных позиций. Эти категории испытаний различаются степенью приближения к эксплуатационным усло­виям и соответственно - определенностью и чистотой воспроиз­ведения процесса изнашивания. Результаты таких испытаний имеют различное назначение.

Лабораторные испытания I категории проводят на образцах для выявле­ния отдельных свойств материала, определяющих его поведение при изнашивании (деформационно-прочностные свойства поверх­ностного слоя, склонность к адгезии, взаимодействие со смазкой, теплофизические характеристики и т. п.).

Приведем пример испытаний I категории. В лабораторной практике уже давно применяется испытание матери­алов путем истирания их о абразивную шкурку. Таким образом испытывают металлы и их сплавы, минералы, пластмассы, дерево, резиновые композиции и другие материалы.

Лабораторные испытания II категории, также проводимые на образцах материала, характеризуются воспроизведением опреде­ленного вида изнашивания за счет регламентирования условий внешнего воздействия. При таких испытаниях процесс исследует­ся в чистом виде с исключением влияния конструктивных факто­ров и каких-либо не учитываемых побочных явлений.

Лабораторные испытания, воспроизводящие вид изнашива­ния, вследствие своей относительно малой трудоемкости являют­ся основным видом испытаний при изыскании и отборе износостойких материалов для изнашивающихся деталей машин.

Известно большое число методов и приборов (машин) для исследования износостойкости материалов при различных видах изнашивания, в том числе при питтинге, кави­тации, схватывании , гидроабразивном изна­шивании и т. д. При таких испытаниях можно полу­чить ряд износостойкости, качественно соответствующий эксплу­атационным данным, если конструктивные факторы мало сказы­ваются на изнашивании деталей.

Испытания III категории (стендовые) деталей и их сопряже­ний (в натуре) позволяют оценивать показатели износостойко­сти с учетом влияния конструктивных и технологических факто­ров. В стендовых испытаниях наилучшим образом сочетаются чистота и точность лабораторных экспериментов с реальностью объектов исследования и условий их работы.

На стендах испытываются практически любые детали и узлы, в основном натурные; возможно испытание специально изготов­ленных образцов, если при этом не исключается влияние на изно­состойкость конструктивных факторов.

В целях экономии времени стендовые испытания обычно форсируются путем ужесточения внешнего воздействия. Реальный процесс изнашивания при форсировании не должен искажаться, т. е. процессы разупрочнения и разрушения поверхностного слоя качественно должны оставаться такими же, как и в эксплуата­ционных условиях. Несоблюдение этого условия приводит к полу­чению ошибочных данных.

Испытания IV категории (эксплуатационные) составляют заключительное звено в системе испытаний материалов и деталей на износостойкость. Результаты этих испытаний имеют высокую степень достоверности, если испытания проводятся на большом числе объектов и результаты могут быть обработаны статистиче­скими методами. Последнее обусловлено тем обстоятельством, что в эксплуатационных условиях, как правило, не удается вы­держать основное требование техники испытаний - постоянство и определенность условий изнашивания. Между тем на износ де­талей в рядовой эксплуатации влияет столь большое количество факторов, в том числе не связанных с машиной (квалификация обслуживающего персонала, климатические условия, свойства перерабатываемого продукта и пр.), что исключение случайных результатов может быть достигнуто только при большом количе­стве объектов испытаний и обработке полученных результатов средствами статистического анализа.

Существенное повышение точности эксплуатационных испыта­ний достигается при их проведении на специальных полигонах или на хорошо подготовленных производственных участках. Ре­зультаты таких испытаний имеют силу прямого доказательства преимуществ того или иного материала, конструкции и т. п. 60-64 c. [2]