СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Министерство образования и науки Украины

Государственное высшее учебное заведение

«Приазовский государственный технический университет»

Кафедра металлургии и технологии сварочного производства

Алистратов В.Н.

Белик А.Г.

ИЗУЧЕНИЕ СТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ К АБРАЗИВНОМУ ИЗНОСУ

Методические указания

по выполнению лабораторной работы

по курсу «Триботехника»

для студентов направления подготовки 6.050504 «Сварка»

всех форм обучения

Мариуполь

2017

УДК 621.791.042 (077)

Изучение стойкости материалов к абразивному износу: методические указания по выполнению лабораторной работы по курсу «Триботехника» для студентов направления подготовки 6.050504 «Сварка» всех форм обучения /сост.: В.Н. Алистратов, Белик А.Г. – Мариуполь: ПГТУ, 2017. – 11 с.

В лабораторной работе изучаются вопросы влияния химического состава сталей и чугунов на их структуру, механические свойства, а также стойкость к абразивному износу.

Составители: В.Н. Алистратов, канд. техн. наук, доцент

А. Г. Белик, канд. техн. наук, доцент

Рецензент В. Я. Зусин, докт. техн. наук, проффесор

Утверждено

на заседании кафедры металлургии и технологии

сварочного производства,

протокол № 4 от 2 ноября 2016 г.

Утверждено

методической комиссией факультета

машинобудування та зварювання,

протокол № 10 от 10 января 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ... 4

2 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.. 4

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 5

4 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.. 8

4 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 9

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 9

Приложение А.. 10

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторные работы по курсу «Триботехника» необходимы для закрепления теоретических знаний студентов, полученных при изучении лекционного материала. Выполнение экспериментальной части при проведении лабораторной работы даст возможность проанализировать полученные данные и подтвердить теоретические выкладки.

На лабораторную работу отводится 4 часа, т.е. два занятия. За это время студенты должны составить отчет, выполнить экспериментальную часть работы, получить и проанализировать результаты, а также защитить работу.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы – изучить влияние химического состава сталей и чугунов на их структуру, механические свойства, а также стойкость к абразивному износу.

Задачи:

- ознакомится с теоретическими сведениями об исследуемом процессе;

- изучить экспериментальную схему для исследований;

- провести анализ полученных данных по результатам экспериментов.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Опыт эксплуатации деталей позволяет выделить 4 основных причины выхода из строя деталей:

· Деформация и изломы;

· Механический износ (абразивный, ударно-абразивный и др.);

· Коррозионные повреждения (атмосферная и др.);

· Коррозионно-механические повреждения.

Наибольшие потери промышленность несет под воздействием абразивного износа, ударно-абразивного износа, газо-абразивного износа, гидро-абразивного износа, кавитационной эрозии, термической усталости, износа при трении металла о металл, электрической эрозии и прочих видов, а так же их различных сочетаний.

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.

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.

Абразивным материалом называется минерал естественного или искусственного происхождения, зерна которого имеют достаточную твердость и обладают способностью резания.

Абразивное изнашивание вызывает почва, грунт, руда, уголь и порода, зола, пыль, металлическая стружка, оксидные пленки, нагар и продукты износа, в особенности выкрошившиеся частицы твердых структурных составляющих.

Абразивным изнашиванием называют разрушение поверхности детали в результате её взаимодействия с твердыми частицами при наличии относительной скорости в результате местного пластического деформирования, микроцарапания и микрорезания.

Абразивному изнашиванию подвергаются детали сельскохозяйственных, дорожно-строительных, горных, транспортных машин и устройств, узлы металлургического оборудования, бурильные установки нефтяной и газовой промышленности, подшипники разнообразных машин и т.д. и т.п.

Интенсивность изнашивания определяется физико-механическими свойствами абразивных частиц (свойствами и формой частиц), скоростью, температурой, агрессивностью среды, физико-механическими свойствами изнашиваемого материала и рядом других факторов.

Одним из важнейших факторов определяющих сопротивление металлических сплавов изнашиванию, является их структурное состояние, а также свойства, взаимное расположение, количественное соотношение и характер связи отдельных составляющих структуры. Термическая обработка сталей может существенно влиять на их износостойкость. Одним из наиболее радикальных методов повышения износостойкости при абразивном изнашивании является закалка на мартенсит.

В условиях абразивного износа справедлива зависимость:

(2.1)

Где: I — интенсивность износа; к - постоянный коэффициент; Р- нагрузка при трении; Н- твердость стали.

Следовательно, повышая твердость стали при закалке в 2...4 раза, пропорционально этому можно снизить интенсивность износа, т.е. повысить износостойкость.

Качественно характер влияния отдельных структурных составляющих в сталях на износостойкость можно представить следующим образом. Основными фазами в стали являются феррит, аустенит, мартенсит и карбиды (цементит и пр.). Аустенит имеет более высокую твердость (прочность), вязкость и износостойкость по сравнению с ферритом. Аустенит больше, чем феррит упрочняется при деформации и способен к превращению с образованием мартенсита. Но по сравнению с мартенситом аустенит следует считать менее износостойкой при абразивном изнашивании основой. Однако, являясь значительно более вязким, аустенит способствует хорошему удерживанию карбидов и поэтому может способствовать повышению износостойкости.

Лабораторные методы испытаний на абразивную износостойкость можно разделить на следующие группы:

изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы;
изнашивание при трении об абразивную прослойку;
изнашивание при трении в абразивной массе;

В настоящей работе используется метод испытаний при трении об абразивную прослойку, известный как метод Бринеля-Хауорта (Рис. 2.1). По данному методу к вращающемуся резиновому диску 3 под заданной нагрузкой (Р₂) (передаваемой через рычаг 2 и определяемой весом груза Р₁₎ прижимается своей плоской стороной образец 1. Резиновый диск захватывает из бункера определенное количество абразива (кварцевый или морской песок, корунд). Абразивные частицы протираются по поверхности образца, обеспечивая его изнашивание и, следовательно, потерю в весе. По формуле (2.2) определяется коэффициент износостойкости.

К_И = ∆М_Э / ∆М_ОБР(2.2)

Где: ∆М_Э – потеря массы (обьема) эталона; ∆М_{ОБР -} потеря массы (обьема) образца.

Данная методика, соответствует реальным условиям эксплуатации ряда деталей машин - рабочие органы сельхозтехники, землеройных или почвообрабатывающих машин, доменного и агломерационного оборудования и т.д. Полученный коэффициент износостойкости может быть качественным параметром (т.е. параметром сравнения) при выборе марки стали, способа наплавки или упрочнения.

1 – образец;

2 – рычаг передающий усилие прижатия;

3 – вращающийся резиновый диск.

Рис. 2.1 - Схема испытаний на абразивную износостойкость по методу Бринеля-Хауорта

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Материалы и оборудование

- Машина для испытаний на абразивную износостойкость по методу Бринеля-Хауорта;

- Образцы из различных марок сталей и чугуна (Таблица 3.1);

- Муфельная печь для термообработки - 1 шт;

- Твердомер Роквелла;

- Весы технические.

Методика испытаний

-Подготовить образцы для замеров на абразивную износостойкость из наплавок в исходном состоянии.

-Выполнить замеры твердости образцов на приборе Роквелла.

-Выполнить взвешивание испытуемых образцов с точностью до 0,1 г.

-Выполнить испытания образцов на абразивную износостойкость по методу Бринеля-Хауорта в течение 30 мин, после чего повторить взвешивание образцов.

-Определить объем изношенного металла путем замера объема воды в изношенной части образца.

-Определить массу изношенной части полагая, что плотность наплавленного металла 7,85 г/см

-По формуле (2.2) определить коэффициент износостойкости для всех образцов. Результаты занести в таблицу 3.1.

-Построить график зависимости коэффициента износостойкости К_И от твердости.

-Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Таблица 3.1 – Результаты экспериментов

Марка материала	Твердость HRC	Вес образца, грамм			Коэффициент износо-стойкости, К_И
Марка материала	Твердость HRC	До испыта-ний	После испытаний	∆М_ОБР	Коэффициент износо-стойкости, К_И
Сталь 3
Сталь 45
40Х10Н2М
300Х28Н4С4

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:

- цель работы;

- методика выполнения работы;

- результаты экспериментов и их анализ;

- выводы.

Отчет оформляется в соответствии с ГОСТ 3008-95.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

· Дать характеристику абразивам.

· Как определяется коэффициент износостойкости?

· Как классифицируются методы испытаний на абразивную износостойкость?

· В чем заключается метод Бринеля-Хауорта? Нарисуйте и поясните схему испытаний.

· Как зависит интенсивность абразивного износа от твердости?

· Как влияют отдельные структурные составляющие в стали на абразивную износостойкость?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Хрущов М.М. Абразивное изнашивание / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев.- М.: Наука, 1970.- 252 с.

2. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию./М.М.Тененбаум.-М:Машиностроение, 1975,- 271 с.

3. Сулима А.М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин./ А.М. Сулима, А.Б. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. – М.: Машиностроение, - 1988. - 240 с.

4. Лившиц Л.С. Основы легирования наплавленного металла /Л.С. Лившиц, Н.А. Гринберг, Н.А. Куркумелли. – М.: Машиностроение, - 1969. - 188 с.

Технология электрической сварки металлов и сплавов. / Под ред. Патона Б.Е. – М.: Машиностроение, - 1974. - 768 с.

6. Гаркунов Д.Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов.- М.: Машиностроение, 1985.-424 с.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 222; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!