Диссертация (1173124), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Теоретический и прикладной интерес представляет сопоставление показателяК с предельным трибодеформационным упрочнением при абразивном изнашивании [42]. Величина определяется по зависимостям [74]при >1 = [ 0,5 + ( − 1)0,5 ],(5.1)при <1 = [ 2 − ( − 1)2 ],где = (0,618⁄ ) ⁄ при парциальном микроизносе и микрометалле , составляющих в сумме 1,0. Для изношенной шероховатой поверхноститрения принята адекватность парциального микроизноса относительному поперечному сужению, т.е. = ψ. В этом случае в выражении (5.1) принимается = [0,618/(1 − ψ)](1−ψ)/ψ .(5.2)С целью сравнения и использовали данные [111] и результаты проведенных исследований по определению истинного сопротивления разрыву [7,41].94Таблица 5.2 – Исходные и расчетные показатели свойств сталейМаркасталиσтσBδМПаψ% ,Δ,%МПавΔ,%/σт554906551645 1000,5 2,040 1,153 1,689 17,3 1,408 18,1406007101262 1203,0 2,005 1,347 2,356 17,5 1,2388,81080 12701050 1973,6 1,974 1,236 1,975 0,05 1,2181,540ХН7609102060 1522,2 2,003 1,336 2,0070,21,2526,740Х2Н2МА5907351235 1025,4 1,738 0,909 0,7740,31,2873,040Х2Н2МА90010801045 1622,6 1,803 1,153 1,689 6,31 1,2437,3О9Г2ФБ9051039 10,8 62 1747,6 1,931 1,347 2,358 22,0 1,192 13,050ХФА1370 14701042 2118,3 1,546 1,092 1,4714,91,0890,314Х2ГМР7309601369 1756,2 2,406 1,363 2,4140,61,4244,330ХГТ7609301965 1618,4 2,129 1,358 2,400 12,7 1,2905,225Х2М1Ф98010801045 1598,0 1,631 1,153 1,6892,520ХГНР3,61,125По результатам расчетного определения показателей предельного упрочнения сталей можно сделать следующие выводы.1.
Показатель = /σт для рассмотренных марок стали изменяется в пределах 1,546…2,406 при среднем значении 1,928 ≈ 2,0. Значения находятся винтервале 1,471…2,414 при среднем 2,0, совпадающем со средним значениемK. Таким образом, можно принять = k /σт или = · Т = [ 0,5 +( − 1)0,5 ]σт , используя для расчета только ѱ и Т .2. Расхождения и для конкретных марок стали составляют Δ= 0,05…22,0%при среднем 8,5%. С учетом п.1 можно заключить, что расчет предельногоупрочнения при статическом растяжении по (5.1) дает практическое совпадение с соответствующими расчетно-экспериментальными значениями.3.
Расчет и по (5.2) и (5.1) показал деформационное разупрочнение стали40Х2Н2МА. =0,909<1, =0,744<1. При испытании на статическое растяжение процесс разупрочнения не обнаруживается в силу разных масштаб-95ных факторов при макродеформировании и трибомеханическом микродеформировании. Для согласования с предельным упрочнением при макродеформировании можно принять /σт = 1 + . В этом случае для стали4ОХ2Н2МА расхождение Δ = 0,3%. Можно использовать также выражение /σт − = 1.В связи с рассмотренным возникает возможность сравнения степени упрочнения с отношением /σт .
Установлено, что и в этом случае между ниминаблюдается вполне удовлетворительное соответствие. Значения /σт находятсяв интервале 1,089…1,408 при среднем 1,251; значения = 1,092…1,363 при среднем 1,254.Необходимо отметить, что поверхностное разупрочнение стали 4ОХ2Н2МАпри = 0,909 < 1 не показано величиной /σт = 1,287 > 1 опять-таки вследствиеразных геометрических масштабов.
Для согласования и /σт можно принятьвыражение ( /σт )0,5 = −1 с расхождением Δ = 0,3%. Отсюда для разупрочняющихся металлов применима зависимость ( /σт )0,5 = 1.Исходя из адекватности механических и трибомеханических упрочнений металлических материалов, можно осуществить выбор сталей и сплавов для конструктивных элементов трибосистем по расчетным значениям и , не приводяоценочных испытаний на абразивный износ.
Как установлено ранее [41], повышенная абразивная износостойкость детали обеспечивается при условии квазидинамического равновесия → → 1,0.Так, из числа рассмотренных марок стали этому условию отвечает сталь50ХФА, имеющая наименьшие значения /σт = 1,546 /σт = 1,089 = 1,092 = 1,471 и наибольшие величины σт = 1370 МПа и в = 1470 МПа. Исходнаятвёрдость этой стали составляет [62] НВ0 = в / = в /(1 − δ)1/δ = 1470[(1 −0,1)10 ] = 1470 ∗ 0,3487 = 512,6 МПа, твёрдость на поверхности в результате трибодеформационного упрочнения достигает значения = 0 = 560 МПа, пре-96дельная твёрдость продуктов износа = 0 = 754 МПа. При микротвёрдости кварцевых абразивных частиц [5,6] абр = 1,1 · 103 МПа относительная твёрдость стали 50ХФА ориентировочно составляет T = 0 / абр = 0,466.Установлено, что = 0,5 + ( − 1)0,5 − 1. Получено = 0,347 при расхождении с оценочным значением 25,5%.
В этом случае при указанных значениях можно предположить абразивное изнашивание стали по механизму малоцикловой усталости. Это подтверждается условиями 0,325 < = ψ = 0,42 < 0,55 [41].Таким образом, на основе принятой адекватности механических и трибомехнических показателей упрочнения металлов возможен выбор рациональных сталейи сплавов с прогнозированием механизма их изнашивания.Выводы1. Предельное относительное деформационное упрочнение при испытании настатическое растяжение = /σ возможно оценить показателем , принятым для предельного трибомеханического упрочнения при абразивном изнашивании металлов.2.
Отношение /σт вполне удовлетворительно коррелирует с показателем Ks,характеризующим поверхностное трибомеханическое упрочнение при абразивном изнашивании металлических материалов. Исходя из адекватности механических и трибомеханических показателей упрочнения, возможно выбрать металлические материалы для трибосистем строительной техники безоценочных испытаний на износ.5.3.Методика выбора материалов для трущихся деталей по твердости изношенных поверхностейВ процессе изнашивания деталей их исходная (технологическая) твёрдостьизменяется вследствие трибодеформационного упрочнения или разупрочнения.Степень изменения твёрдости оценивается показателем Ks = Hs/Ho, где Ho, Hs - соответственно исходная твердость и твердость изношенной поверхности.
ЗначениеKs определяется экспериментально или расчетным путем по формуле [42,60]97Ks = (Dmγ /Dm)(Dm /Da),(5.3)где Dmγ = 0,618; Dm, Da - парциальные величины микрометалла и микроизноса впределах базовой опорной линии (рисунок 5.1).С целью повышения износостойкости и долговечности новой детали её исходная (технологическая) твердость принимается равной твердости изношеннойповерхности заменяемой детали. В этом случае в рассматриваемых условиях изнашивания величина Ks → 1,0, что соответствует квазидинамическому режиму изнашивания: степени деформационного упрочнения и разупрочнения практическиодинаковы.Предлагаемая методика основывается на анализе экспериментально полученных эпюр распределения микротвердости по нормали к поверхности трения ножейдорожной фрезы и др.
[41].Рисунок 5.1 – Нормализованная система координат «относительная опорная линия tp – относительное сближени Ɛ»: Lγ – длина кривой опорной линии (гипсограммы); Lβ – длина бицентроиды, соединяющей центы тяжести Ca и Cm фигур Daи DmАнализ склеробат-эпюр распределения микротвердости по глубине поверхностного слоя (рисунки 5.2, 5.3) показывает, что деформационному упрочнениюнаплавленного металла ПЛ-У40Х38Г3РТЮ от Но = 800 кгс/мм2 до Нs = 1000 кгс/мм2(Ks = 1,25) соответствует разупрочнение наплавленного металла Х-5 от Но = 113098кгс/мм2 до Нs = 950 кгс/мм2 (Ks = 0,84), а также разупрочнение наплавленного металла КБХ-45 от Но = 1075 кгс/мм2 до Нs = 925 кгс/мм2 (K s= 0,86). Показательно то,что при различных исходных значениях твердости поверхностные твердостинаплавленных металлов ПЛ-У40Х38Г3РТЮ, Х-5 и КБХ-45 близки между собою[73].1 – И-12 – (ВСН-6) + (ВСН-8) + УОНИ13/453 – ЦН-164 – СКБ5 – (ВСН-6) + (ВСН-8)6 – Э-37 – И-28 – 110Г13Л1 – Х-52 – КБХ-453 – ВК -15 (значения H50 по шкале 1014 ГПа)4 – сталь 45 при соударении с каменными включениями и образовании "белой фазы" (значения H20 по шкале 2-4ГПа)5 – Т-6206 – ПЛ-У40Х38Г3РГЮ7 – нормализованная сталь 458 – ЭН-ВК-8 (по шкале 10-14 ГПа)Рисунок 5.2 – Склеробаты ножей дорожной фрезы99Очевидна адаптация различных материалов однотипных деталей к эксплуатационному температурно-силовому воздействию.1- ОМГ-Н (подв.
плита)2- ЭН-60М (подв. плита)3- ВСН-9 (неподв. плита)4- ОМГ-Н (неподв. плита)5- Т-590 (подв. плита)6- ВСН-9 (подв. плита)7- КБХ-45 (подв. плита)8- Т-590 (неподв. плита)9- Т-620 (подв. плита)10- ЦН-16 (подв. плита)11- Т-590 (неподв. плита)Рисунок 5.3 – Склеробаты плит щековой дробилкиАналогичные результаты получены при изнашивании наплавленных металлов (ВСН-6)+(ВСН-8), И-1, (ВСН-6)+(ВСН-8)+УОНИ13/45 (см.
рисунок 5.2).Наплавка (ВСН-6)+(ВСН-8) при исходной твердости Но = 500 кгс/мм2 упрочняетсядо Нs=710 кгс/мм2 (Ks = 1,420), наплавка И-1 при Но = 560 кгс/ мм2 упрочняется доНs = 650 кгс/мм2 (Ks=1,304), наплавка (ВСН-6)+(ВСН-8)+УОНИ13/45 приНо = 650 кгс/мм2 упрочняется до Нs = 710 кгс/ мм2 (Ks = 1,092). И в этом случае приразличных значениях исходной твердости поверхностные твердости наплавленныхметаллов практически совпадают. Следовательно, определенные внешние условиянагружения деталей с различными исходными значениями твердости обусловливают близкие значения поверхностной твердости.Сопоставляя рассмотренные группы наплавок, можно заметить различие вдостигаемых значениях поверхностной твердости наплавленных металлов первойгруппы (ПЛ-У40Х38Г3РТЮ и др.) и второй (И-1 и др.).
Таким образом, при выборе100материалов по поверхностной твердости следует учитывать их структурный класси желательный уровень повышения износостойкости деталей.Обобщая изложенное, можно заключить, что для первой группы наплавок исходная (технологическая) твердость должна составлять среднюю из установленныхHs = (1000+950+925)/3 = 958 = 960 кгс/ мм2;для второй группы Hs = (710+730+710)/3=716,7=720 кгс/ мм2;Этим значениям твердости соответствует коэффициент относительной абразивной твердости KT = 0,96 и KT = 0,72 при абсолютной твердости абразива порядкаНабр = 1000 кгс/ мм2 [7].Выбор материалов по значениям поверхностной твердости изношенных деталей позволяет повысить их износостойкость благодаря изменению механизма изнашивания материала.
Так, наплавленные металлы с исходной относительной твердостью KT = 0,5 изнашиваются по механизму микрорезания (МР), наплавленныйметалл-заменитель при KT = 0,73 будет изнашиваться по менее интенсивному механизму изнашивания малоцикловой усталости (МЦУ). Наплавленный металл с исходной относительной твердостью KT = 0,8 изнашивается по механизму МЦУ, металл-заменитель с KT = 1,0 будет изнашиваться менее интенсивно по механизмумногоцикловой усталости (МнЦУ).Относительная износостойкость Ɛн наплавленных металлов выражается через относительную микротвердость KTо формулой [41,44]:при 0,6 KTо 1 Ɛн =12 K ,7,1Tпри KTо < 0,6 Ɛн = 1,22 KT1,1 .(5.4)Наплавка И-1 при KT = 0,5 имеет Ɛн = 0,569; при замене на металл с KT = 0,73получим Ɛн = 0,863, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
