Коэффициент износа

Коэффициент износа — это физический коэффициент, используемый для измерения, характеристики и корреляции износа материалов.

Фон

Традиционно износ материалов характеризуется потерей веса и скоростью изнашивания. Однако исследования показали, что более подходящим является коэффициент износа. Причина в том, что при этом учитываются скорость износа, приложенная нагрузка и твердость изнашиваемого штифта . Хотя наблюдались отклонения измерений порядка 10-1, эти отклонения можно свести к минимуму, если принять соответствующие меры предосторожности.

Кривую зависимости объема износа от расстояния можно разделить по меньшей мере на два режима: режим переходного износа и режим установившегося износа. Потеря объема или веса изначально криволинейна . Скорость изнашивания единицы пути скольжения в переходном режиме изнашивания снижается до тех пор, пока не достигнет постоянного значения в установившемся режиме изнашивания. Следовательно, значение стандартного коэффициента износа, полученное на основе кривой потери объема в зависимости от расстояния, является функцией пути скольжения.

Измерение

Таблица 1: Значения K для различных материалов Материал К полиэтилен 1.3×10 −7 ПММА 7×10 −6 Ферритная нержавеющая сталь 1.7×10 −5 ПТФЭ 2.5×10 −5 Медь-бериллий 3.7×10 −5 Твердая инструментальная сталь 1.3×10 −4 α-/β-латунь 6×10 −4 Мягкая сталь (на мягкой стали) 7×10 −3

Уравнение установившегося износа было предложено в виде:

$V=K{\frac {PL}{3H}}$

где $H$ - твердость по Бринеллю, выраженная в Паскалях, $V$ объемная потеря, $P$ это нормальная нагрузка, и $L$ это расстояние скольжения. $K$ – безразмерный стандартный коэффициент износа.

Следовательно, коэффициент износа $K$ в абразивной модели определяется как:

$K={\frac {3HV}{PL}}$

Как $V$ можно оценить по потере веса $W$ и плотность $\rho$, коэффициент износа также можно выразить как:

$K={\frac {3HW}{PL\rho }}$

Поскольку стандартный метод использует общую потерю объема и общий путь скольжения, необходимо определить чистый коэффициент установившегося износа:

$K_{N}={\frac {3HV_{s}}{PL_{s}}}$

где $L_{s}$ - установившееся расстояние скольжения, а $V_{s}$ – установившийся объем износа.

Что касается модели износа скольжения, K можно выразить как:

$K={\frac {V}{A_{p}L}}$

где $A_{p}$ – пластически деформированная зона.

Если коэффициент трения определяется как:

$\mu ={\frac {F_{t}}{P}}$

где $F_{t}$ это касательная сила. Тогда K можно определить для абразивного износа как работу, затраченную на создание частиц абразивного износа путем резания. $Vu$ к выполненной внешней работе $FL$:

$K={\frac {3\mu HV}{\mu PL}}=3\mu {\frac {Vu}{FL}}\approx {\frac {Vu}{FL}}$

В экспериментальной ситуации твердость самого верхнего слоя материала в контакте не может быть достоверно известна, следовательно, соотношение ${\frac {K}{H}}$ более полезен; это известно как размерный коэффициент износа или удельная скорость износа . Обычно это указывается в миллиметрах. ³ Н ⁻¹ м ⁻¹ .

Композитный материал

Поскольку металломатричные композиционные материалы (ММК) стали использоваться все чаще из-за их лучших физических, механических и трибологических свойств по сравнению с матричными материалами, необходимо скорректировать уравнение.

Предлагаемое уравнение:

$K={\frac {3g_{1}d(1-f_{v})}{g_{3}f_{v}L}}\left[1-exp\left({\frac {-g_{3}f_{v}L}{d(1-f_{v})}}\right)\right]$

где $g_{3}$ является функцией среднего диаметра частиц $d$, $f_{v}$ – объемная доля частиц. $g_{1}$ является функцией приложенной нагрузки $P$, твердость штифта $H$ и градиент $m_{A}$ принадлежащий $V_{c}$ кривая на $L=0$.

$g_{1}={\frac {Hm_{A}}{P}}$

Таким образом, можно показать влияние нагрузки и твердости штифта:

$K={\frac {3Hm_{A}d(1-f_{v})}{PLg_{3}f_{v}L}}\left[1-exp\left({\frac {-g_{3}f_{v}L}{d(1-f_{v})}}\right)\right]$

Поскольку испытания на износ — трудоемкий процесс, было показано, что можно сэкономить время, используя предсказуемый метод.

См. также

• скорость износа
• потеря веса

Дальнейшее чтение

• Нам П. Су, Трибофизика , Прентис-Холл, 1986 г., ISBN   9780139309830

Внешние ссылки

Материаловедение