Спосіб визначення зносостійкості сталей і сплавів

Реферат: UA 70446 U UA 70446 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до методів контролю механічних властивостей виробів із сталей і сплавів і може бути використана в машинобудуванні з метою контролю зносостійкості виробів. Відомий спосіб визначення абразивної зносостійкості гетерогенних матеріалів [1] по параметру макронеоднорідності елементів структурних складових, відповідальних за зносостійкість, для визначення якого в спектрі матеріалу, що досліджується, знаходять гомологічну пару спектральних ліній основного елемента, вимірюють щільність почорнінь цих ліній, визначають середньозважувану дисперсію різниць щільності почорнінь спектральних ліній легуючого і основного елементів і порівнюють їх за F-розподілом. Абразивну зносостійкість зразків знаходять з її кореляційного зв'язку з макронеоднорідністю елементів по еталонній кривій. Недоліком способу є трудомістке визначення макронеоднорідності тільки певних елементів за допомогою спектрограм з подальшим аналітичним розрахунком і неможливість визначення при цьому зміни структурного стану поверхневого шару матеріалу та його зносостійкості під час тертя в умовах складного навантаження. Найбільш близьким по технічній суті до заявлюваної корисної моделі є, взятий за прототип, спосіб [2] визначення зносостійкості сталей і сплавів, який полягає в гартуванні і низькотемпературному відпуску матеріалу, що досліджується, його намагніченості до технічного насичення і визначенні коерцитивної сили, яку використовують для визначення зносостійкості по отриманій раніше еталонній залежності коерцитивної сили від зносостійкості. Недоліком цього способу є складність оцінки і необхідність проведення попередньої термообробки матеріалу, що досліджується, а також неможливість визначення при цьому зміни структурного стану поверхневого шару сталей і сплавів та їх зносостійкості під час тертя в умовах складного навантаження. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу визначення зносостійкості сталей і сплавів зі зниженою складністю та трудомісткістю з отриманням наглядної фізичної картини зміни структурного стану поверхневого шару після зношування та розширення області використання за рахунок можливості контролю зносостійкості трибоспряжень, які експлуатуються в умовах складного вантаження з наявністю вібрацій, що діють в різних напрямках. Поставлена задачі вирішується тим, що як параметр матеріалу, за яким визначається зносостійкість виступає величина тангенціальної сили опору поверхневого шару, що виникає при контактній деформації під час сканування індентором поверхні матеріалу, що досліджується. Зміна величини тангенціальної сили опору поверхневого шару, що виникає при контактній деформації індентором, указує на різницю в опорі локальних мікрооб'ємів матеріалу вздовж траси сканування, дозволяє оцінити середню міцність поверхневого шару, розкид і неоднорідність міцнісних властивостей. Умови складного навантаження у трибоспряженнях призводять до утворення певного структурного стану поверхневого шару контактуючих деталей та його зносостійкості. Випробування необхідно проводити на приладі для склерометричних досліджень матеріалів, де сила тертя діамантового індентора під час сканування модулюється з частотою розташування кристалітів, характеризується близькими за значенням амплітудами внаслідок зміни міцності на межі і всередині локальних областей. По зміні структурного стану поверхневого шару визначають зносостійкість. При цьому як еталонний матеріал може виступати зразок сталі або сплаву, що досліджується, з відомою зносостійкістю, станом поверхневого шару та умовами навантаження в трибоспряженні. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей - шляхом зміни способу визначення зносостійкості підвищена ефективність, наочність її оцінки без будь-якого аналітичного розрахунку та розширена область використання за рахунок можливості контролю зносостійкості трибоспряжень, які експлуатуються в умовах складного вантаження. Це забезпечує всій заявленій сукупності ознак відповідності критерію "новизна" та приводить до нових технічних результатів. Суть корисної моделі пояснюється на прикладі конкретної реалізації запропонованого способу (креслення). Для реалізації пропонованого способу використовували зразки із сталі 60С2А, при двомірному (ударі з прослизанням) і тримірному навантаженні (прослизанні в двох взаємно перпендикулярних площинах і ударі). Умови проведення випробувань: амплітуда поперечних прослизань від 0 до 0,2 мм; амплітуда подовжніх прослизань 0,1 мм; частота поперечних прослизань 30 Гц; частота подовжніх прослизань 66 Гц; нормальне ударне питоме 2 навантаження від 0 до 0,6 Н/мм , час випробувань 4 години. 1 UA 70446 U 5 10 15 20 Як показали дослідження, з підвищенням амплітуди поперечних прослизань зростає знос зразків, що є результатом більшого шляху тертя при єдиному часі випробувань. Але підвищення при цьому і об'ємної інтенсивності зношування указує на зміну умов тертя і стану поверхневого шару зразків. При двомірному навантаженні (без поперечних прослизань - Апоп=0) -3 3 об'ємна інтенсивність зношування склала 0,0310 мм /м, при тримірному навантаженні з -3 3 -3 3 Апоп=0,06 мм і Апоп=0,08 мм - відповідно 0,04510 мм /м і 0,0510 мм /м. При скануванні отриманих поверхонь з величиною навантаження на індентор - 0,1 Н; швидкості навантаження - 0,01 Н/с; швидкості сканування - 40 мкм/с утворюються трибограми тангенціальної сили тертя індентора, представлені на кресленні. Двомірне навантаження в процесі випробувань (трибограма 3) на відміну від тримірного (трибограми 1 і 2) призводить до поверхневого шару з структурою більшої міцності і неоднорідності, яка має фрагменти різної величини із збільшеним розкидом міцності, що супроводжується зменшенням зносу. Підвищення амплітуди поперечних прослизань (трибограми 1 і 2) призводить до зменшення міцності поверхневого шару, що супроводжується зниженням величини тангенціальної сили тертя індентора і зниження зносостійкості. Джерела інформації: 1. Пат. 2029943 Российская Федерация, MПK G01N 21/67 Способ определения абразивной износостойкости гетерогенных материалов [Текст] /Твердохлебова С. В.; заявитель Днепроп. Гос. ун-т им.300-летия воссоед. Украины с Россией (UA); патентообладатель Твердохлебова С. В. - № 4937769/25; заявл. 08.04.1991; опубл. 27.02.1995. 2. Пат. 2069343 Российская Федерация, MПK G01N 3/58 Способ определения износостойкости стали и сплавов [Текст] /Горкунов Э. С, Макаров А. В., Коршунов Л. Г., Тартачная М. В., Сомова В. М; заявитель и патентообладатель Ин-т физики металлов Уральского отд. РАН. - № 5058965/28; заявл.18.08.1992; опубл. 20.11.1996. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб визначення зносостійкості сталей і сплавів, який полягає в тому, що оцінюється один з параметрів матеріалу та по отриманій раніше залежності цього параметру від зносостійкості еталонного матеріалу визначається зносостійкість, який відрізняється тим, що як параметр матеріалу виступає величина тангенціальної сили опору поверхневого шару, що виникає при контактній деформації під час сканування індентором поверхні матеріалу, що досліджується. 2 UA 70446 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3