126161 (690931), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Рис. 3.4 Залежність коефіцієнта тертя від швидкості ковзання, для покрити на основі: 1 - нікелю; 2 - заліза; 3 - твердого сплаву ВК15

Таблиця 3.4 Дані рентгенофазового аналізу покриття системи FE-MN-CR-AL-B.

Мікроструктура перетинання покрить, які напилювалась композиційним порошком. Покриття копіює рельєф поверхні й стосується його до основи досить щільним. Міцність зчеплення покриття з основою визначалася на спеціальних зразках (методом відриву штифта). При металографічному аналізі перетинання напиленого шару плівки окислів, жужільних складових і інших забруднення на деформованих частках не виявлені. Дефекти у вигляді пар, порожнеч і тріщин не вдалося виявити навіть при х1200. На шліфах покриття знайдені складові слабодеформованих часток, які кріплять. Відповідно до розробленої технології готування композиційних порошкових матеріалів і керуючи технологічними параметрами напиливания можна впливати на рівень дискретності структури покриттів. При цьому змінюються розміри фаз, які кріплять, і відстань між фазовими складовими, що у свою чергу впливає на механічні властивості покрити. На мал. 3.9. представлена структура фаз, які кріплять, у покриттів з хімічно вилученою залізною матрицею. Привертає увагу те, що є можливість регуляції об'ємної частки зазначених фаз, а це дає можливість змінювати їхні фізико-механічні властивості в широких границях і, тим самим, одержувати матеріали, які здатні працювати в різних експлуатаційних умовах. Дисперсне зміцнення тугоплавкими фазами, які слабко взаємодіють із матрицею, є одним з найбільш ефективних способів зміцнення [15, 16]. Однак у теоріях дисперсного зміцнення розглядається вплив часток одного розміру, у залежності, як правило, від об'ємної частки й характеру розподілу [16-18]. Тобто більшість розроблених теорій зміцнення виходять із моделі хаотичного або в чималого наявність включень одного розміру й не враховують розподіли часток по розмірах. У структурі ж реальних дисперснозміцнених матеріалів включення мають широкий діапазон розмірів. Відомо не численна низька робіт [16-17] у яких розглядається вплив ансамблю різних по розмірах часток на процеси деформації.

Значний опір зношуванню при зміні швидкості ковзання досліджуваних детонаційних покрити з леговане порошку заліза обладнане наявністю дрібно дисперческих интерметалідних фаз, які стримують процеси й взаємодії дислокації, міграції між зернах границь. Зазначені фази зменшують імовірність утвору дефектів і зменшуються ступінь структурної активності. Залежність , яка з'єднує зношування із властивостями матеріалів і зовнішніми умовами тертя, установлює, що знос збільшується пропорційно навантаженню й визначається не тільки кількістю контактів хутро поверхнями, але й характером процесів на контактах. До того ж характер цих процесів суттєво залежить від навантаження. Таким чином, навантаження є одним з важливих факторів, які обумовлюють розвиток процесів зовнішнього тертя. Аналізуючи отримані експериментальні дані (мал. 3.13) можна відзначити, що характерним є незначне збільшення зносу з посиленням навантаження й вища несуча здатність (Ркр.) різнойменних пар тертя. У роботі [19] сформульовані деякі правила при виборі матеріалів для пар тертя, зокрема , вказується, що з'єднання твердих матеріалів з гартівними сталями мають високу зносостійкість у результаті малого взаємного проникнення власних поверхонь. Посилення навантаження, як відомо, обумовлює збільшення фактичної площі контакту й, відповідно, молекулярної взаємодії поверхонь. Інтенсивність зношування при цьому небагато збільшується, але, у цілому, вона не пропорційна посиленню навантаження . Це справедливо, поки значення навантаження не переходить через певне критичне значення.

Рис. 3.4.8. Залежність інтенсивності зношування детонаційних покрити від навантаження:

1 - покриття із твердого сплаву ВК15 по ВК15;

2 - покриття із твердого сплаву ВК15 по гартівній сталі 45;

3 - покриття на основі заліза по гартівній сталі 45;

4 - покриття на основі заліза по покриттю на основі заліза;

5 - покриття на основі нікелю по гартівній сталі 45;

6 - покриття на основі нікелю по покриттю на основі нікелю;

7 - зразки з гартівних сталей 45 по сталі 45;

8 - зразку з гартівних сталей 30ХГСА по 30ХГСА.

Інтенсивність зношування покриття з легованого заліза (крива 3) при посиленні навантаження до 6 мПа практично не збільшується, а надалі спостерігається більш-менш рівномірне й незначне підвищення величини зносу.

Таким чином, при збільшенні навантаження інтенсивність зношування покрити на основі легованого заліза небагато росте, але якісно вид зношування не змінюється. Висока працездатність згаданих покриттів у широкому діапазоні навантажень обумовлюється появою універсального явища структурної пристосованості при терті, сутність якого сформульована в роботах [15, 17]. Поверхневий шар покриття в результаті протікання пластичної деформації при терті переходить у термодинамічні не рівномірний активований стан, з якого шляхом адсорбційної, дифузійної й хімічної взаємодії з навколишнім середовищем він прагне стати пасивним. У результаті цієї взаємодії, як установлено, утворюються гетерофазні тонкі плівки - вторинні структури. Зазначені структури виявляють собою суцільну й щільну плівку складу Mn, Cr₂O₃, Al₂O₃ і борного ангідриду B₂O₃. Утвір вторинних структур відбувається в певному діапазоні режимів тертя при наявності динамічної рівноваги процесів активації й пасивування. Якщо в силу дії зовнішніх умов (зовнішнього навантаження) динамічна рівновага зрушується убік підвищення енергії активації, то не утворюється досить міцний і зносостійкий шар вторинних структур, якої захищає основний матеріал пари тертя від безпосередньої взаємодії, і процес тертя відбувається в умовах пошкоджуваності (виникає зв'язування). Так при наступному підвищенні навантаження до 8 мПа відбувається якісна зміна процесу зношування, яке супроводжується швидким збільшенням коефіцієнта тертя й інтенсивності зношування. На бічній поверхні зразка чітко видні кольори мінливості від темно-синього біля кромки поверхні тертя до жовтого на не напиленому торці. З величин критичних навантажень для випробуваних зразків (табл. 3.3) видне, що максимальними значеннями критичних навантажень за даними випробувань володіють детонаційно-газові покриття із твердого сплаву ВК15 і легованого заліза.

Таблиця 3.4. Значення критичних навантажень досліджуваних покрити.

Значення критичних навантажень для гартівних сталей значно менше. При терті зразків з гартівних сталей (криві 7 і 8, мал. 3.13) процеси, що ушкоджується супроводжуються інтенсивним зкріпленням і виявлені більш характерно. Також спостерігається їхня інтенсифікація при збільшенні навантаження. У роботі [17] підкреслюється, що знос не можна зв'язувати з певної одним властивістю плівки окисла. Знос визначається комплексом властивостей, зокрема , крихкістю, твердістю, міцністю зв'язки плівки окисла з поверхнею основного металу. Для покрити на основі легованого заліза до навантаження 6 мПа основним процесом є механохімічне зношування. Механізм його полягає в безперервному утворі й руйнуванні на поверхнях тертя шарів твердих розчинів кисню в залозі й суміші різних типів хімічних сполук кисню з Fe, Cr, Mn при гнітючій наявності (за даним рентгенофазового аналізу) окисла Fe₃O₄ і Mn₅O₄. Збільшення інтенсивності зношування покриття при навантаженні 6 мПа зв'язане за даними рентгеноструктурного аналізу із гнітючим утвором у плівках вторинних структур окисла г-Fe₂O₃. При наступному росту навантаження до 7 мПа плівки окислів руйнуються більш інтенсивно (мал. 3.12). Коли навантаження росте до 8 мПа разом з утвором і руйнуванням плівок окислів, усе більш помніть значення в процесі зношування починає робити зв'язування. З наступним збільшенням навантаження, зв'язування розбудовується усе більш активно в результаті збільшення фактичної площі контакту трибоповерхні в результаті великого ступеня пластичної деформації мікро обсягів поверхневого шару. Можна відзначити, що інтенсивність зношування й сила тертя менше, якщо поверхневий шар окисла містить окисел Fe3O4 і Mn5O4, а не Fe2O3 і Mn2. Інтенсивність зношування гартівних сталей значно перевищує інтенсивність зношування детонаційно-газових покрить. Продукти зносу, які утворюються в цьому випадку, виявляють собою темно-бурий порошок окислів із гнітючою наявністю Fe2O3. На мал. 3.12 наведені залежності коефіцієнтів тертя від нормального навантаження. По даним мікроструктурного аналізу поверхонь тертя спостерігається зменшення коефіцієнта тертя, тому що він залежить від складу й властивостей плівок окислів і при росту навантаження створюються зона механохімічного зношування. Тобто виникає більш інтенсивний розвиток окисних процесів при збільшення навантаження й, відповідно, температури.

Рис. 3.4.10. Залежність коефіцієнтів тертя детонаційно-газових покриттів від навантаження: 1 - покриття на основі Fe; 2 - покриття із твердого сплаву ВК15; 3 - покриття на основі Nі.

При збільшенні навантаження підвищується ступінь не гомогенності деформації, збільшується розмір продуктів зносу, у процес притягаються глибинні поверхневі обсяги. Сили тертя, які обумовлені деформацією й руйнуванням, збільшуються повільніше чому нормальне навантаження. Певні значеннях навантаження (Pкр), як вказувалося, дуже сприяють, що ушкоджується, яка викликає стрімке збільшення сил і коефіцієнтів тертя. Таким чином, характер зміни коефіцієнтів тертя зі збільшенням контактного навантаження обумовлюється основними процесами, які відбуваються при терті й зношуванні. Аналіз результатів проведених випробувань дозволяє затверджувати, що детонаційно-газове покриття системи Fe-Мn мають високі антифрикційні характеристики, які не уступають покриття із твердого сплаву ВК15.

Застосування отриманих детонаційно-газових покрить як зносостійкі дозволяє розширити діапазон нормального зносу в результаті заборони процесів зв'язування за рахунок зниження рівня структурної активації, а також забезпечує мінімізацію параметрів тертя й зношування. Таким чином, детонаційні покриття з легованих композиційних порошків на основі заліза можуть бути використані у важливих важко навантажених вузлах тертя в місце покрити на основі дефіцитного нікелю або дорогого карбіду вольфраму. Триботехнічними характеристики композиційних покрити при підвищених температурах одним з важливим ознак, які характеризують постійний процес нормальної роботи вузла тертя, є сталість температури. Зміна температури, як відомо, впливає на інтенсивність процесів дифузії, швидкість хімічних реакцій і визначає протікання в поверхневих шарах матеріалу пластичної деформації, від якої, в остаточному підсумку, залежить ступінь процесу структурно-термічної активації. Таким чином, температура поверхонь тертя є важливим чинником, зміни якого приводять не тільки до зміни інтенсивності, але й виду зносу . Для експериментальних випробувань детонаційно-газові покриття на основі легованих порошків системи Fe-Мn, нікелю й твердого сплаву ВК15 напилювались, як це вже відзначалося, на кільцеві зразки. Розподіл теплових потоків, обумовлене градієнтом температур визначається не тільки теплофізичними характеристиками пар тертя, але й залежить від величини й площі, на якій вони генеруються. Отже, на умови тепловіддачі великий вплив робить коефіцієнт взаємного перекриття [9, 12]. Форма зразків і вживана схема тертя (торцева) забезпечували коефіцієнт перекриття, який рівняється одиниці. Це сприяло створенню найбільш важких умов тертя. Випробування здійснювали при постійному навантаженні 5 мПа й швидкості ковзання 0,5 м/с. Для дослідження впливу температури на швидкість процесів механохімічного зношування й зв'язування, які протікають у процесі тертя, було передбачене нагрівання зразків під час експерименту до температури 600°С. Нагрівали зразки за допомогою малогабаритного електричного нагрівача. Температуру біля поверхні тертя вимірювали за допомогою спеціальної термопари. Отримані функціональні залежності інтенсивності зношування й коефіцієнтів тертя від температури біля поверхні тертя зазначених покрити представлені на мал. 3.13 і 3.14.

Характеристики

Список файлов курсовой работы