Аналитични и инженерни критерии за оценка на устойчивостта на абразивно износване на отливките като показател за тяхната
изтеглиUDK 658.6АНАЛИТИЧНИ И ИНЖЕНЕРНИ КРИТЕРИИ ЗА ОЦЕНКА НА АБРАЗИВНАТА ИЗНОСОВА УСТОЙЧИВОСТ НА ОТЛИВКИ КАТО ПОКАЗАТЕЛ ЗА ТЯХНОТО КАЧЕСТВОВ.М.Колоколцев, Е.В.Синицки, С.Ю.Волков
Магнитогорски държавен технически университет на името на G.I.Nosov, Магнитогорск, България,
Теоретични и експериментални изследвания, проведени за изследване на устойчивостта на абразивно износване, показват връзката между химичния състав, технологията на производство, структурата и устойчивостта на износване на лети сплави и отливки, но не позволяват недвусмислено определяне на критериите за оценка и числени характеристики [1]. Формирането на специални свойства на отливките се дължи на действието на редица фактори, като: химичен състав, механични свойства, характеристики на технологичните процеси, получените микро- и макроструктури, както и техните свойства. Използването на такива подходи за формиране на висококачествени продукти не позволява получаването на продукти, които отговарят на съвременните изисквания, тъй като не се вземат предвид условията, специфични за всеки тип отливка.
Повечето изследователи, работещи в областта на абразивното износване на метали и сплави, предлагат свои собствени критерии за устойчивост на износване. Такива критерии често отразяват интерпретацията на теориите за износване. С оглед на това прилагането на такива критерии на практика е много трудно поради спецификата и трудното получаване на физико-механичните характеристики, включени в тези критерии [2].
Според М. М. Хрушчов относителната устойчивост на износване на стоманите след закаляване нараства линейно с увеличаване на твърдостта.
къдетоb`-коефициент в зависимост от химичния състав на стоманите;
H0,H-твърдост на стоманата в закалени и закалени условия.
М. М. Тененбаумсъщо оперира с твърдост, въпреки че е получил данни, които противоречат на това. И. В. Крагелски по различно време предложи различни аналитични зависимости за оценка на устойчивостта на износване на материалите. Когато се опитва да определи емпирично действителната площ в еластичен контакт на взаимодействащи фрикционни двойки, той използва обобщената еластична константа на Кирхоф.
;
къдетоµ1, µ2иE1, E2-Коефициенти на Поасон и еластични модули на контактуващи тела 1 и 2.
Характеристиките, включени в този критерий, са структурно нечувствителни. Друг критерий е интензивността на износване, която включва характеристики, които не отчитат свойствата нито на изпитвания материал, нито на материала в контакт с него.
Много внимание се обръща на енергийната теория на износването. Има много варианти на енергийния подход към механизма на износване, но почти всички използват понятието "обем на износения материал".
;
където е въображаемата плътност на енергията на триене;WT-работа на триене;Vизносен– обем износен материал.
В този случай работата на триенето:
WT=fNLT; къдетоf/- коефициент на триене;N- натоварване;LT- път на триене. За инженерни изчисления и прогнозиране на избора на по-устойчиви на износване материали не може да се използва "обемът на износения материал", тъй като за да се получат числени стойности, е необходимо да се знаят характеристики, които трудно се определят или изобщо не се определят в реални условия.
G.Ya.Yampolsky като критерий за оценка на устойчивостта на износване при плъзгане върху абразивен слой предложи "комплекс от механични и трибологични свойства" - съотношението на твърдостта към коефициента на образуване на чип. Въпреки това, възможността за определяне за реални двойкикоефициент на триене образуването на стружки е трудно.
В.Н. Кащеев допуска възможността за използване на "коефициента на твърдост на решетката" като критерий за оценка на устойчивостта на износване на метални материали при плъзгане върху абразив, но за реални сплави е невъзможна отделна оценка на твърдостта на кристалната решетка на всяка фаза.
;
къдетоK. -константа на Болцман;h-Константа на Планк;m -електронна маса;-Характерна температура на Дебай.
R. Kohl предложи критерия за "енергийна плътност на промяна на формата", този критерий не отчита, че не за всяка сплав, с нейната висока твърдост и крехкост, якостта на опън, границата на провлачване и относителното удължение са фиксирани.
;
където-0,2граница на провлачване;в - якост на опън;d-удължение при скъсване.
ИИ Лаврентиев предлага като критерий "обемна енергия на разрушаване". Силно твърдите материали, а те са най-устойчиви на износване по време на абразивно износване, не могат да бъдат оценени поради тяхната висока крехкост.
;
къдетоSK- истинска устойчивост на счупване;t - граница на провлачване.
И.В. Южанов за плъзгането на метални материали по земята като критерий предполага "работата на разрушаване на метала". За да се приложи този критерий, е необходимо да се тестват материали с различна твърдост при всякакви условия на износване, т.е. експериментално определяне на устойчивостта на износване.
П.Н. Лвов, като оценка на устойчивостта на износване на отложените сплави по време на плъзгане и удар върху абразив и метал, предложи "работата на жлеб екструзия". В същото време е трудно да се реализира измерването на показателите в критериите.
I.Sh.Belinger за условията на абразивно и ударно-абразивно износване като критерий за оценка на устойчивостта на износване предложи "стрес от надраскване". В този критерий идеята за устойчивост на износване се свежда до опит да се разгледа напълно като подходяща за рязане на метал, което не може напълно да симулира механиката на абразивното износване при условия на крехко и уморно износване.
Fleischer, когато избира критерий за устойчивост на износване, комбинира условията на плъзгане върху абразив и метал в един критерий, като обобщава това с концепцията за "въображаема плътност на енергията на триене". Този критерий поражда съмнения относно възможността за получаване.
където-е средната енергийна плътност на разрушаване, определена от данните от механичните изпитвания;nk-брой контакти преди унищожаване;R– коефициент на натрупване на енергия; - номер на износване.
Beckman G. и Kleis V. считат за приемливо като критерий за оценка на износоустойчивостта на материалите при плъзгане върху абразив и по време на газоабразивно износване, да се вземе отношението на енергийната интензивност на материала при срязване към якостта на единичен контакт при срязване. В същото време енергийният интензитет на материала по време на срязване е характеристика, която е най-тясно свързана с действителния механизъм на износване, но методът за определянето му е доста сложен.
За условия на триене при плъзгане върху абразив при високо контактно налягане B.C. Попов предлага да се използва енергийната интензивност на метала като критерий за оценка на устойчивостта на износване. Въпреки това нито една механична характеристика не може да вземе предвид целия сложен диапазон от външна сила, действаща върху металната повърхност на отделна абразивна частица, когато тя се плъзга върху монолитен абразив.
Л.И. Погодаев предлага да се използва скритата енергия като критерий за оценка на износоустойчивостта на материалите при хидроабразивно износване.закаляване. Този критерий отчита латентната енергия на втвърдяване чрез сумата от микротвърдостите преди и след изпитването.
къдетоEsp- специфична енергийна интензивност на метала;Vcr- критична скорост на удара, постоянна за дадения материал.
Въпреки това, дори този критерий не освобождава от изпитване на материалите за износване, за да се получи втвърдяване и едва след това да се коригира.
Анализът на тези критерии ни позволява да заключим, че аналитичният начин за описване на износването и оценка на устойчивостта на износване е много сложен и не много надежден. В редица разгледани примери не са използвани критерии за устойчивост на износване, а някаква интерпретация на предложения механизъм на износване [2].
Най-адекватният критерий е предложен от В. Н. Виноградов и Г. И. Сорокин. За прогнозиране на износоустойчивостта на стоманите - произведението на якостта на опън чрез относителното стесняване - (in) . Този критерий може да се използва за прогнозиране на износоустойчивостта на стомани, които нямат ясна проява на прага на крехкост или липсват.
По този начин съществуващите критерии за устойчивост на износване на настоящия етап не могат да се използват за надеждно прогнозиране на експлоатационните свойства и качеството на отливките.
За формиране на критерии за устойчивост на износване, които най-пълно отговарят на изискванията, е възможно да се използват квалиметрични методи, когато външни фактори, които значително влияят върху резултата от операцията (свойствата на сплавите), могат да приемат едно от няколко възможни състоянияQ=Q1,Q2, ...Qj>, за които вероятността за тяхното проявлениеS(Qj)=Sjе известен.
- Устойчивост на абразивно износване на лети метали и сплави / В. М. Колоколцев, Н. М. Мулявко, К. Н. Вдовин, Е. В. Синицки / Ред. проф. В. М. Колоколцев.Магнитогорск: MGTU, 2004. 228 с.
- Аналитични и инженерни критерии за оценка на устойчивостта на абразивно износване на бели легирани чугуни / V.M.