Файл: Мискарли, А. К. Влияние состава дисперсионной среды на абразивные свойства утяжеленных промывочных систем.pdf

М. М. Хрущова и его сотрудников. Эти работы отличаются большой тщательностью опытов, что позволило прийти к установлению более общих закономерностей абразивного износа. Следует иметь в виду, что в ходе абразивного дей­ ствия сам абразив претерпевает изменения в своих свойствах или в характере действия, что вносит в процесс некий кине­ тический фактор, трудновоспроизводимый. В этом случае ис­ следование в значительной степени приобретает условное

сравнительное значение.

Совершенно очевидно, что для правильной оценки абра­ зивного износа необходимо, чтобы абразив на протяжении опыта не претерпевал существенных изменений, а это воз­ можно только при условии, если будут разработаны приемы для устранения возможных неравномерностей отдельных зе­ рен или если каждое абразивное зерно будет участвовать в

оценить методику М. М. Хрущова, выгодно отличающуюся от многочисленных других методик, разработанных различ­ ными исследователями в области абразивного износа.

Исследования в области абразивного износа целесооб­ разно разбить на 2 группы, в зависимости от среды, в кото­ рой проводится опыт: 1) абразивный износ в воздушной среде (сухой контакт); 2) абразивный износ в жидкой среде (водной или масляной).

Рассмотрим вначале работы, относящиеся к первой группе.

• В одной из работ М. М. Хрущов и М. А. Бабичев [31] описывают машину Х-4, представляющую собой развитие прототипа этой категории машин, разработанного, Вилли То­ ном [32]. На подобной машине,' после дальнейшего усовер­ шенствования, получившей шифр Х4-Б, были проведены основные работы по исследованию абразивного износа.

Конструкция машины схематически заключается в сле­ дующем: диск с натянутым на него абразивным полотном, вращается с определенной скоростью. На диске установлен испытуемый металлический образец в виде маленького ци­ линдрика, торец которого подвергается трению об абразив­ ное полотно. В зависимости от варианта конструкции обра­ зец двигается по одному и тому же кругу или же описывает спираль, входя в соприкосновение со все новыми элемента - ' ми абразивного полотна.

Результатом данной работы [31] явилось установление следующих закономерностей: износ пропорционален длине пути трения, пропорционален удельному давлению и не за­ висит от скорости вращения.

.В [33, 34, 35] эти же авторы на машине Х4-Б исследова­ ли влияние твердости металла (определенную вдавливанием

13

алмазной пирамиды с квадратным основанием) на относи­ тельную износостойкость. В качестве абразива был взят ко­ рунд, а в качестве эталона для сравнения износостойкости разных металлов применялся оловянно-свинцовый сплав.

Была установлена линейная зависимость между относи­ тельной износостойкостью и твердостью ряда технически' чистых металлов и технически необработанных углероди­ стых сталей вида е = ЬН, где е — относительная износо­ стойкость, а Н — твердость. В графическом изображении она. представляет собою прямую линию, проходящую через на­ чало координат. Эту линию можно было продолжить для высокотвердых материалов до 2500 кг/мм2. В [36] эти же авторы приводят дополнительный ряд металлов, ложащихся на линии е —Н.

■Наряду с этим, авторы нашли такую же линейную зави­ симость для минералов. Для последних линия е —Н такжепроходит через начало координат, но под другим уклоном. Весьма интересно отметить, что германий и кремний ложат­ ся не на линии металлов, а на линии минералов. По этому поводу авторы отмечают, что на линии металлов располо­ жены металлы с кубической и гексагональной решетками. Металлы с алмазными решетками — германий и кремний — ложатся на линии минералов. Различия зависят от типа межатомных связей.

М. М. Хрущов указывает [37], что установление общих закономерностей абразивного износа было возможно благо­ даря тщательности отработки условий опыта, а именно: учету состояния абразивной поверхности шкурки, учету ее твердости и равномерности, спиральному ходу трения, позво­ ляющему вести трение о новые элементы поверхности, устра­ нению влияния температуры, применению эталона для срав­ нения. Автор считает, что необходимо придерживаться:

ные с твердостью материала: а) для техническій чистых ме­ таллов имеется общая прямая пропорциональность между относительной износостойкостью и твердостью; б) эта же пропорциональность справедлива для отожженных сталей;, в) для термически обработанных сталей имеется своя линей­ ная зависимость для каждой марки стали; г) для наклепан­ ных металлов износостойкость остается постоянной с повы­ шением твердости.

В связи с этими выводами, уместно привести некоторые другие работы, в которых также трактуется вопрос о связи износостойкости с твердостью металла. Так, Н. М. -Серіпик и М. М. Кантор [38] показали, что с повышением содержания углерода в стали износостойкость возрастает. Абразивный износ авторы исследовали на специальной установке, в кото­

14

величиной износа сталей и их твердостью по Роквеллу нет определенной зависимости. Одна твердость не характеризует износостойкость. Более важным фактором, от которого изно­ состойкость находится в прямой зависимости, является со­ держание углерода в стали. Применявшаяся ею методика заключалась в следующем. К вращающемуся диску, обтяну­ тому гребенчатой резиновой обкладкой, под определенным давлением прижимается испытуемый образец, который вра­ щением захватывает из камеры в контакт абразивные ча­ стицы.

Совершенно очевидно, что различие выводов в отноше­ нии рода твердости металла обусловлено различием абра­ зивных систем и методик.

Дальше отметим, что исследование абразивного изна­ шивания структурно-неоднородных материалов на машине Х4-Б привело к установлению следующего положения [40]: «относительная износостойкость при абразивном изнашива­ нии структурно-неоднородного материала равна сумме про­ изведений из относительного объема, занимаемого каждым структурным элементом, на его относительную износостой­ кость». Это положение, оправдавшееся на ряде материалов не оправдало себя однако на сплаве AJSi.

Влияние модуля упругости на относительную износо­ стойкость материалов М. М. Хрущов и М. А. Бабичев [41, 42] исследовали на той же машине Х445. Авторы установили за­ висимость, которая может быть выражена следующим урав­

упругости. Эта зависимость оказалась справедливой для 19 из 20 исследованных металлов, а также для ряда сплавов и минералов. Однако для термически обработанных сталей эта закономерность не соблюдается. При закалке и отпуске износостойкость увеличивается, а модуль упругости остается тем же. В связи с этим небезынтересно привести данные из работы [43], где абразивный износ пластиков исследовался методом трехминутной проводки материала по вращающему­ ся со скоростью 40 об/мин барабану, обтянутому абразив­ ным полотном. Отмечается, что высокая прочность на раз­ рыв (high tensile strength) и большое удлинение при растя­ гивании приводят к повышению абразивной износостойкости.

Машина Х4-Б, обладая большими достоинствами, имеет в то же время слабую сторону: ограниченные возможности для обстоятельных исследований фактора свойств абразив­

15

циклов в минуту, а испытание проводится в течение 120000 циклов.

На этой машине Р. М. Матвеевский исследовал абразив­ ный износ сталей [47]. Из результатов интерес представляет сравнительный износ пар без и в присутствии абразива. Ока­ залось, что если втулка сделана из более мягкого металла, чем палец, то в отсутствии абразива, она подвергается более сильному износу, чем палец, а в присутствии абразива на­ оборот— более твердый палец изнашивается сильнее. Автор объясняет это шаржированием поверхности мягкой пласти­ ческой втулки и задирающим действием закрепленных абра­ зивных зерен на поверхность пальца.

Ряд исследований в области сухого абразивного изнаши­ вания проводил В. Н. Кащеев [48—52]. Автор пользовало* методом ударной абразивной струи. Установка схематически представляла собой диск из испытуемого металла или име­ ющий на ободе сегменты испытуемого металла, вращающий­

к поверхности направлялась струя абразивных зерен. Высота падения составляла 90 см, износ определялся по потере веса. Для исследования влияния температуры на износ диск поме­ щался в электрически нагреваемой камере.

В [48] В. Н. Кащеев вместе с В. М. Глазковым по ука­ занной методике исследовали влияние твердости абразива на износ технически чистых металлов. В качестве абразивов ис­ следовались каменный уголь — мнкротвердость 32 кг/мм2, шифер — 219, кальцит — 318, магнезит — 456 и ОКС — 2100 кг/мм2 при дисперсности в пределах 10—36 меш. В резуль­ тате проведенной работы авторы, пришли, по существу, не к новому выводу, что значительное повышение износостойкости металла в потоке абразивных частиц возможно при боль­ шей твердости металла по сравнению с твердостью абразива (см. по этому поводу [44]).

В [50] В. Н. Кащеев и В. М. Глазков исследовали влия­ ние температуры на износ в абразивном потоке. Оказалось, что в то время как некоторые стали малочувствительны к температуре, другие обнаруживают резкое увеличение объем­ ного износа при температуре выше 400°, что авторы припи­ сывают проявлению коррозионного эффекта. .

Работа [51] посвящена механизму разрушения металли­ ческой поверхности свободно ударяющей абразивной части­ цей. А.вторы установили, что все разрушения высокотвердым зерном имеют характер коротких царапин сквозного и тупи­ кового вида, при этом «микротвердости, замеренные в непо­ средственной близости к единичным разрушениям, обычно выше, чем значения микротвердости, замеренныевдаэтйчотя.