Основні теоретичні положення. 7.3.1 Механізм абразивного зношування

7.3.1 Механізм абразивного зношування.

Абразивне зношування – це механічне зношування матеріалу в результаті, в основному, ріжучої або дряпаючої дії на нього твердих частинок, що знаходяться у вільному, напівзакріпленому або закріпленому стані. Цей процес спостерігається в чистому виді в лабораторних умовах, при шліфуванні матеріалів, роботі плугу, ківша екскаватора, який переробляє піщаний грунт, або в якості складової змішаного зношування, коли поєднується декілька видів процесів зношування.

Абразиви – це частинки, дрібні куски або крупний моноліт різних матеріалів природного або штучного походження, які мають високу твердість, що, звичайно, перевищує твердість взаємодіючої з ним поверхні.

Природними абразивами є піщаник, корунд, наждак, кварц, алмаз і інші матеріали, що зустрічаються у вигляді пилу, піщаника, грунту, гірської породи. Штучні абразиви випускаються промисловістю у вигляді порошків, абразивних крупів, шкурок і інших видів виробів. Матеріали абразивів: оксиди, карбіди, бориди, нітриди, штучний алмаз і інші. Абразивом можуть бути також метали і сплави, наприклад, продукти зношування елементів пар тертя, які у процесі роботи наклепуються і набувають значної твердості.

Абразив має властивість дряпаючої або ріжучої дії при виконанні наступної умови

Н_a/H_м>F₁ ,

0,7<F₁<1,1

де Н_а і Н_м –твердість абразивних частинок і зношуваного матеріалу.

Вплив твердості абразиву Н_а на зношування матеріалу з твердістю Н_м описується S-кривою (кривою Вааля) (рисунок 9.1), на якій можна виділити три зони. В зоні І, відповідної умові Н_а/H_м<F₁, абразивне зношування не відбувається, хоч знос матеріалу можливий. В цій області реалізуються інші механізми зношування, наприклад, втомні, які характеризуються значно меншою інтенсивністю.

У зоні ІІ, обмеженій умовою F₁<H_a/H_м<F₂,1,3<F₂<5,5, відбувається абразивне зношування, величина зносу, при якому залежить від співвідношення Н_а/H_м. Механізм зношування полягає у впровадженні абразивної частинки в матеріал; відносного переміщення частинки, яке супроводжується дряпанням: утворенням внаслідок відтиснення перед і по боках абразивної частинки валиків, які відділяються від основного матеріалу, внаслідок багатократного передеформування при взаємодії з іншими абразивними частинками.

У зоні ІІІ, де Н_а/H_м>F₂, знос буде великим стабільним і не залежним від співвідношення Н_а/H_м, механізм зношування – відділення частинок матеріалу внаслідок мікрорізання або викришування матеріалу.

Аналіз S-кривої показує, що суттєве зношування спостерігається тільки в зонах ІІ і ІІІ, де абразивна дія обумовлюється пластичним відтисненням матеріалу рухомим абразивом або його ріжучою дією. При цьому більш інтенсивно відбувається процес зношування при різанні (сколюванні) і менш інтенсивно при пластичному деформуванні.

Умова різання, тобто переходу від пластичного деформування до зрізу мікростружки матеріалу. Критичне значення цієї величини вираховується за формулою

(7.1)

де h - глибина впровадження частинки в поверхневий шар;

R - радіус виступу (рисунок 7.2) частинки;

- величина дотичних напружень на фрикційному контакті.

σ_Т - межа текучості;

Інтервали значень F₁ і F₂ залежать від виду абразивного зношування, фізичних характеристик зношуваного матеріалу і властивостей абразиву. Наприклад, при зношуванні закріпленим абразивом другій зоні відповідає умова 1,3<F₂<1,7, а при ударно - абразивному зношуванні з малими енергіями удару – F₂=5,5.

Для орієнтовної оцінки абразивної здатності абразиву або стійкості матеріалу проти абразивного зношування застосовують також обернене значення величини Н_а/Н_М – коефіцієнт твердості К_Т

(7.2)

При значеннях К_Т<0,6 відбувається інтенсивне абразивне зношування. У випадку, коли К_Т>0,6, тобто, коли твердість абразивних зерен відносно низька, відбувається різке збільшення зносостійкості матеріалів.

У таблиці 7.1 приведені значення твердості абразивів різного походження.

Поиск по сайту: