Абразивного воздействия

191. Кащеев В. Н. Физико-механические процессы абразивного разрушения металлической поверхности.— Трение и износ, 1980, № 3, с. 425—435.

Абразивная эрозия. Абразивное изнашивание — это разрушение материала под действием твердых, главным образом минеральных частиц. Абразивно-эрозионное разрушение поверхности детали имеет много общего с разрушением от трения или абразивным изнашиванием. Однако эрозию от изнашивания трением в случае абразивного разрушения отличают по тому, как «закреплена» действующая частица. Если она неподвижна (как в абразивном круге) — это разрушение от трения. Если частица находится во взвешенном состоянии в струе газа или жидкости и воздействует на металл совместно со средой, то наблюдается процесс абразивно-эрозионного разрушения [68].

В. Н. Кащеев [118] считает, что при абразив-Рис. 39. Схемы абразивного разрушения ном изнашивании в основ-металлов по Б. И. Костецкому (я) и ном происходит микроца-

Таким образом, способ исследования износостойкости материалов методом царапания весьма перспективен для получения сведений о «механизме абразивного разрушения. Вскрытие закономерностей при единичном царапании материалов уже сегодня имеет ряд преимуществ перед другими способами определения их износостойкости. Однако методические аспекты рассмотренного способа требуют дальнейших исследований.

ляющим фактором при изнашивании металлов. Отсюда следует, что чем выше твердость металла, тем доля ее влияния на износостойкость меньше. Изучение изношенных поверхностей металлов (рис. 56) показывает, что при трении -об абразивную шкурку .доминирующим процессом абразивного разрушения является микрорезание, а при ударе — многократное передеформирование поверхности, приводящее к усталостному разрушению слоев материала. С понижением температуры при трении уменьшается количество царапин на единицу поверхности металла

Вид изношенной поверхности (топография) определяется свойствами материала, схемой взаимодействия с абразивом-и температурой испытаний. Изучение формирования топографии изношенной поверхности для отожженной и закаленной (отпуск 200°С) стали 45 проводилось следующим образом. Полированный образец под нагрузкой 3,5 кгс перемещался по абразивной шкурке на 0,5 мм. После этого его поверхность изучалась под микроскопом и фотографировалась. Затем он вновь перемещался на 0,5 мм и вновь исследовалась его топография. Так продолжалось до тех пор, пока вид изношенной поверхности не стабилизировался. Аналогичным образом проводились испытания при ударе об абразивную поверхность. В этом случае изменение топографии до периода стабилизации достигалось последовательными единичными ударами с энергией удара 4 кгс-см. Таким способом изучалось постепенное развитие процесса абразивного разрушения как при трении, так и при ударе об изнашивающую поверхность при температурах +20 и —60°С. Эти визуальные наблюдения позволили выявить значительное разнообразие явлений, происходящих при разрушении поверхностей сталей. Объяснение этих явлений следует искать в механизме взаимодействия системы абразив — сталь.

В том случае, когда носителем абразивных частиц является активная жидкая среда, процесс абразивного разрушения усугубляется коррозионными явлениями. Действительно, при воздействии химически активных жидкостей на поверхности металлических деталей образуется пленка окислов, которая быстро разрушается абразивными частицами, транспортируемыми потоком. Поверхность металла очищается от продуктов коррозии и происходит образование новых пленок окислов и очагов коррозионного разрушения, что приводит к значительному увеличению интенсивности разрушения.

Несоответствие осевой линии направляющей лопатки реальным линиям тока приводит к активному перетоку жидкости через эту щель, сопровождаемому сильным вихреобразованием. В пространстве между статорной колонной и направляющей лопаткой образуются зоны с повышенными скоростями, которые приводят к усилению интенсивности абразивного разрушения входных кромок направляющих лопаток.

С увеличением мощности, т. е. открытия направляющего аппарата, перепад уменьшался, оставаясь, однако, значительной величиной. При режиме максимальной мощности, при котором обычно работают турбины ГЭС, величина перепада составляла примерно 50 м вод. ст. Соответствующая этому режиму скорость течения в зазорах между торцами направляющих лопаток и верхним и нижним кольцами может быть близкой к 20—25 м/сек. Такие высокие скорости и являются причиной усиленного абразивного разрушения торцов направляющих лопаток и перекрываемых ими поверхностей нижнего и верхнего колец направляющего аппарата.

всасывающей линии насоса, можно в широких пределах менять давление на входе в рабочее колесо, т. е. исследовать закономерности кавитационно-абразивного разрушения материала. Недостатком установки является довольно большая продолжительность опыта (для получения достаточных для последующей обработки разрушений образца из углеродистой стали требуется около 50 ч). Однако этот недостаток в известной мере компенсируется возможностью одновременного испытания пяти различных образцов (по числу лопастей рабочего колеса).

а — консольного типа; б — с рабочим колесом полуоткрытого типа; в — с рабочим колесом двухстороннего входа; / — зоны кавитационного разрушения; 2 — зоны абразивного разрушения; 3 — зоны кавитационно-абразивного разрушения

Повышение износостойкости деталей достигается защитой их от абразивного воздействия (уплотнения); применением специальных смазок и присадок к смазочным материалам, позволяющих создавать сервовитную пленку * на всех трущихся деталях; созданием условий жидкостной смазки (см. § 3.65); нанесением на детали тончайшей пленки из порошковых смесей; применением вибрационного накатывания, позволяющего создавать оптимальную шероховатость трущихся поверхностей деталей, и пр.

износостойкость, износоустойчивость,- сопротивление материалов, деталей машин и др. трущихся друг о друга предметов изнашиванию (см. Износ). И. оценивается при эксплуатации или во время испытаний на стенде по длительности работы подвергаемых испытаниям материалов или изделий до заранее заданного или предельного значения износа. Увеличению И. изделий способствует их конструктивное усовершенствование (компенсация износа, его равномерное распределение по поверхности и т.д.), создание условий, снижающих трение деталей (применение смазки, улучшения св-в смазочных материалов, защита от абразивного воздействия и т.п.). ИЗО... (от греч. isos - равный, одинаковый, подобный) - часть сложных слов, означающая равенство, подобие по форме или назначению (напр., изотропия).

Для уменьшения абразивного изнашивания снижают уровень абразивного воздействия, повышают поверхностную твердость материалов деталей (закалкой, поверхностным пластическим деформированием, напылением порошков карбидов).

Повышение износостойкости деталей достигается: применением новых износостойких и коррозионно-стойких материалов (например, применение износостойкого сплава ИСЦ-1 увеличивает срок службы деталей в 20 раз по сравнению с традиционными материалами); защитой от абразивного воздействия (уплотнения); применением специальных смазок и присадок к смазочным материалам, позволяющим создать сервовитную пленку* на всех трущихся деталях («эффект безызносности»); применением плазменных износостойких и антикоррозионных покрытий; покрытий из алмазной пленки; газотермического напыления порошков из твердых сплавов; лазерного упрочнения**, вибрационного обкатывания (см. §2.5).

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ, износоустойчивость,—сопротивление материалов, деталей машин и др. трущихся изделий изнашиванию (см. Износ). И. оценивается при эксплуатации или во время испытаний на стенде по длительности работы материалов или изделий до заранее заданного или предельного значения износа. Увеличению И. изделий способствуют их конструктивное усовершенствование (компенсация И., его равномерное распределение по поверхности и пр.), создание условий, снижающих трение деталей (применение смазки, улучшение свойств смазочных материалов, защита от абразивного воздействия и пр.).

Известно, что в блоке с газовыми турбинами топки требуют самых высококачественных топлив. Попытки использовать в их «рационе» уголь оставались безуспешными из-за появления отложений солей щелочных металлов на лопатках турбины и абразивного воздействия на них

Листы и плиты из прокатного и прессованного шлакоситал-ла ГОСТ 19246—82 изготавливают методом непрерывного проката и прессования из шлакоситалла, получаемого кристаллизацией шлакового литья (табл. 6). Они предназначены для облицовки стен, полов, футеровки оборудования, работающего в условиях агрессивных сред и абразивного воздействия.

НЕРЖАВЕЮЩАЯ ГИДРОТУРБИНО-СТРОИТЕЛЪНАЯ СТАЛЬ —сталь с по-выш. стойкостью против коррозии, кавитации и абразивного воздействия взвешенных в воде твердых частиц, применяемая для деталей проточной части гидротурбин. Н. г. с. обладает также пластичностью и хорошей полируемостью.

Важным средством предотвращения преждевременного износа машин является увеличение износостойкости, которое может быть достигнуто за счет различных средств: применения материалов, обладающих высокой прочностью, пластичностью, твердостью и т. д.; рациональных конструктивных решений, обеспечивающих компенсацию износа; резервирование износостойкости; улучшения условий эксплуатации путем уменьшения трения (применение высококачественных смазочных материалов, защита от абразивного воздействия и пр.); предохранения изделий от химического воздействия среды

Бориды обладают высокой химической стойкостью, поэтому в химической промышленности большой эффект дают покрытия боридами различных трубопроводов и емкостей для перекачки и транспортировки холодных и нагретых жидкостей, газов и кислот. Боридные покрытия эффективны также для защиты деталей, работающих в условиях окислительного и абразивного воздействия, а также обеспечивают защиту от газовой коррозии.

Ку — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации и эксплуатационную надежность оснастки; Ку для литейной оснастки (вследствие активного абразивного воздействия на ее износ формовочных материалов) в сравнении с условиями работы станочных приспособлений должен быть значительно ниже (примерно 0,4— 0,6); коэффициент Ку для штамповой оснастки и пресс-форм также будет ниже, чем Ку для станочных приспособлений (примерно 0,6—0,8) в связи с большим динамическим воздействием на их основные детали усилий обработки давлением, а также температурным и абразивным влиянием на износостойкость формообразующих поверхностей.