[go: up one dir, main page]

RU2373520C1 - Method of evaluation of relative wear resistance of materials - Google Patents

Method of evaluation of relative wear resistance of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2373520C1
RU2373520C1 RU2008133134/28A RU2008133134A RU2373520C1 RU 2373520 C1 RU2373520 C1 RU 2373520C1 RU 2008133134/28 A RU2008133134/28 A RU 2008133134/28A RU 2008133134 A RU2008133134 A RU 2008133134A RU 2373520 C1 RU2373520 C1 RU 2373520C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wear
sample
hardened layer
wear resistance
materials
Prior art date
Application number
RU2008133134/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Васильевич Тарасов (RU)
Валерий Васильевич Тарасов
Светлана Юрьевна Лоханина (RU)
Светлана Юрьевна Лоханина
Александр Викторович Чуркин (RU)
Александр Викторович Чуркин
Original Assignee
Институт прикладной механики Уральского отделения Российской Академии Наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт прикладной механики Уральского отделения Российской Академии Наук filed Critical Институт прикладной механики Уральского отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2008133134/28A priority Critical patent/RU2373520C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2373520C1 publication Critical patent/RU2373520C1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention refers to testing of materials for wear and can be implemented at assessment of wear resistance of materials of hardened layers of considerable thickness and/or high resistance to wear under influence of abrasive materials on them. A sample is made out of reference material by means of running-in of both end surfaces of material and by forming a hardened layer on one of surfaces. A prepared sample is worn out by rubbing-in along abrasive surface not exceeding thickness of hardened layer. After running-in and wear change of linear dimensions of the sample is evaluated. Further the sample is turned at 180° and reference material is worn out. Residual linear dimension of the sample is assessed and relative wear resistance is calculated.
EFFECT: enhanced efficiency of assessment of material wear resistance and upgraded accuracy of results.
1 dwg

Description

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости материалов упрочненных слоев (покрытий) значительной толщины и/или характеризующихся высокой сопротивляемостью износу при действии на них абразивных материалов.The invention relates to tests of materials for wear and can be used to assess the wear resistance of materials of hardened layers (coatings) of significant thickness and / or characterized by high resistance to wear when abrasive materials act on them.

Известно большое количество схем, устройств и способов, позволяющих испытывать материалы в условиях абразивного изнашивания. Аналогом предлагаемого способа является способ испытания на абразивное изнашивание, предложенный Хрущовым М.М. (более подробное описание см. М.М.Хрущов Закономерности абразивного изнашивания. Сб. Износостойкость, изд-во "Наука", 1975, стр.5-28). Способ заключается в том, что производят трение испытуемого и эталонного образцов о поверхность с закрепленными на ней абразивными частицами (абразивную шкурку) при статической нагрузке и отсутствии нагрева, изношенные образцы измеряют или взвешивают, и полученные результаты сравнивают.A large number of schemes, devices and methods are known that allow testing materials under abrasive conditions. An analogue of the proposed method is a test method for abrasive wear, proposed Khrushchov MM (for a more detailed description, see MM Khrushchov Patterns of abrasive wear. Sat. Wear resistance, publishing house "Science", 1975, pp. 5-28). The method consists in the fact that the test and reference samples are rubbed against a surface with abrasive particles attached to it (abrasive skin) under static load and in the absence of heating, worn samples are measured or weighed, and the results are compared.

Наиболее близким техническим решением является способ (Патент РФ № 2315284. МПК G01N 19/02. Бюл. № 2 от 20.01.2008), который заключается в формировании двух идентичных образцов из эталонного материала путем нанесения на их рабочую приработанную поверхность материала упрочненного слоя (покрытия), прирабатывании поверхности упрочненного слоя (покрытия), изнашивании одного из сформированных образцов путем истирания по абразивной поверхности на глубину, превышающую толщину упрочненного слоя, и оценке его толщины с помощью второго образца. Изнашивание эталона осуществляют после изнашивания упрочненного слоя, измеряют линейные размеры после приработки и после изнашивания и по их соотношению судят об износостойкости материала упрочненного слоя (покрытия), рассчитывая ε по формуле:The closest technical solution is the method (RF Patent No. 2315284. IPC G01N 19/02. Bull. No. 2 dated January 20, 2008), which consists in the formation of two identical samples from the reference material by applying a strengthened layer (coating ), running in the surface of the hardened layer (coating), wearing one of the formed samples by abrasion on the abrasive surface to a depth exceeding the thickness of the hardened layer, and evaluating its thickness using the second sample. The wear of the standard is carried out after wear of the hardened layer, linear dimensions are measured after running-in and after wear, and the wear resistance of the material of the hardened layer (coating) is judged by their ratio, calculating ε by the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где S1, SMO - путь трения, приходящийся на изнашивание упрочненного слоя (покрытия) с превышением его толщины и материала основы образца, соответственно, м;where S 1 , S MO - the friction path attributable to the wear of the hardened layer (coating) in excess of its thickness and the base material of the sample, respectively, m;

L0, L1, LK, hуп - размеры образца: исходный, после изнашивания с превышением покрытия или упрочненного слоя (hуп) и конечный, после изнашивания материала основы, соответственно, мм.L 0 , L 1 , L K , h up - the dimensions of the sample: the original, after wear with excess coating or hardened layer (h up ) and the final, after wear of the base material, respectively, mm.

Однако этот способ имеет низкую производительность при испытаниях материалов упрочненных слоев (покрытий), обладающих высокой износостойкостью и/или значительной толщиной (>15 мкм). Поскольку в случае не превышения толщины покрытия за один цикл испытаний необходимо заменять абразивный материал и продолжать истирать материал покрытия до гарантированного превышения его толщины. При этом возникают также дополнительные погрешности получаемых результатов, обусловленные вычислением пути трения материала покрытия, как суммарного при изнашивании за несколько циклов испытаний.However, this method has low productivity when testing materials of hardened layers (coatings) having high wear resistance and / or significant thickness (> 15 μm). Since in case of not exceeding the coating thickness in one test cycle, it is necessary to replace the abrasive material and continue to abrade the coating material until it is guaranteed to exceed its thickness. In this case, additional errors of the obtained results also arise due to the calculation of the friction path of the coating material as the total during wear over several test cycles.

Задачей изобретения является повышение производительности определения износостойкости материала и увеличение точности результатов, получаемых при их реализации.The objective of the invention is to increase the productivity of determining the wear resistance of the material and increase the accuracy of the results obtained by their implementation.

Задача повышения производительности решается за счет того, что использование предлагаемого способа определения относительной износостойкости материала становится возможным и для испытаний упрочненных слоев (покрытий) высокой износостойкости или значительной толщины в ситуациях, когда упрочненный слой не изношен на заданном пути трения, за счет поворота испытуемого образца на 180° и завершения испытания эталонного материала при использовании предварительно подготовленного свободного от упрочнения торца образца. Задача увеличения точности получаемых результатов решается за счет исключения операции определения толщины упрочненного слоя и необходимости нахождения пути трения как суммы путей на каждом из необходимых для превышения толщины покрытия дополнительных циклов испытаний.The task of increasing productivity is solved due to the fact that the use of the proposed method for determining the relative wear resistance of the material becomes possible for testing hardened layers (coatings) of high wear resistance or significant thickness in situations where the hardened layer is not worn on a given friction path due to the rotation of the test sample 180 ° and the completion of the test of the reference material when using a previously prepared free of hardening of the end face of the sample. The task of increasing the accuracy of the obtained results is solved by eliminating the operation of determining the thickness of the hardened layer and the need to find the friction path as the sum of the paths on each of the additional test cycles required to exceed the coating thickness.

Способ реализуется следующим образом:The method is implemented as follows:

- изготавливают опытный образец из эталонного материала, по отношению к которому требуется определить относительную износостойкость упрочненного слоя (покрытия);- make a prototype of a reference material, in relation to which it is required to determine the relative wear resistance of the hardened layer (coating);

- прирабатывают обе торцевые поверхности испытуемого образца;- break in both end surfaces of the test sample;

- формируют упрочненный слой (покрытие) на одной из торцевых поверхностей образца;- form a hardened layer (coating) on one of the end surfaces of the sample;

- рабочую поверхность образца подвергают приработке для достижения ее плотного прилегания к изнашивающей абразивной поверхности в условиях, идентичных условиям испытаний;- the working surface of the sample is subjected to running-in to achieve its tight fit to the wearing abrasive surface under conditions identical to the test conditions;

- измеряют исходный размер испытуемого образца;- measure the initial size of the test sample;

- образец с держателем устанавливают на машину трения и производят истирание испытуемого упрочненного слоя (покрытия) по абразивной поверхности;- a sample with a holder is mounted on a friction machine and the test hardened layer (coating) is abraded on an abrasive surface;

- фиксируют путь трения предыдущего этапа испытания;- fix the friction path of the previous test stage;

- измеряют размер изношенного образца;- measure the size of the worn sample;

- поворачивают образец на 180° и изнашивают материал основы;- turn the sample 180 ° and wear out the base material;

- определяют окончательный размер образца;- determine the final size of the sample;

- фиксируют путь трения, приходящийся на износ материала основы;- fix the path of friction attributable to wear of the base material;

- рассчитывают относительную износостойкость по формуле:- calculate the relative wear resistance according to the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Sn, SMO - путь трения, приходящийся на изнашивание упрочненного слоя (покрытия) и материала основы образца соответственно; L0, L1, LK - размеры образца: исходный, после изнашивания упрочненного слоя и конечный, после изнашивания эталонного материала соответственно. Указанные обозначения иллюстрируются на чертеже.where S n , S MO is the friction path attributable to the wear of the hardened layer (coating) and the base material of the sample, respectively; L 0 , L 1 , L K - sample dimensions: initial, after wear of the hardened layer and final, after wear of the reference material, respectively. The indicated designations are illustrated in the drawing.

Зависимость (1) получена из следующих рассуждений. Для расчета относительной износостойкости требуется соотнести объемы изношенного материала основы и (условно эталонного) и материала упрочненного слоя (покрытия) на равных путях трения, т.е. интенсивности изнашивания.Dependence (1) is obtained from the following reasoning. To calculate the relative wear resistance, it is necessary to correlate the volumes of worn base material and (conventionally reference) and the material of the hardened layer (coating) on equal friction paths, i.e. wear rates.

Обозначим размерный износ материала упрочненного слоя через Jn, размерный износ материала основы через JMO. Для них можно записать:Denote the dimensional wear of the material of the hardened layer through J n , the dimensional wear of the base material through J MO . For them you can write:

Figure 00000003
Figure 00000003

Выразим интенсивность изнашивания образца, соотнеся ее с соответствующей интенсивностью изнашивания упрочненного слоя (покрытия), и определим εуп как частное от их деления:We express the wear rate of the sample, correlating it with the corresponding wear rate of the hardened layer (coating), and define ε yn as the quotient of their division:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Sn, SMO - путь трения, приходящийся на изнашивание части упрочненного слоя (покрытия) и материала основы образца, соответственно.where S n , S MO is the friction path attributable to the wear of part of the hardened layer (coating) and the base material of the sample, respectively.

После преобразований и упрощений с учетом (2) зависимость (3) примет вид (1).After transformations and simplifications, taking into account (2), dependence (3) will take the form (1).

Пример конкретного выполнения способаAn example of a specific implementation of the method

Материал эталонного образца - сталь 45. Шероховатость поверхности не выше 1,2 мкм по Ra. Торец испытуемого образца подвергался обработке сульфоцианированием при температуре 570°С в течение 1 часа. Упрочненный слой прирабатывался, завершение приработки оценивалось визуально на оптическом микроскопе МБС-I (×50) по равному блеску поверхности при исчезновении следов предварительной обработки. После сульфоцианирования и повторной приработки модифицированной поверхности производилось измерение начального размера образца L0=17,010 мм.The material of the reference sample is steel 45. The surface roughness is not higher than 1.2 microns in Ra. The end face of the test sample was subjected to sulfocyanination treatment at a temperature of 570 ° C for 1 hour. The hardened layer was run-in, the completion of the run-in was evaluated visually on an MBS-I optical microscope (× 50) by the equal surface gloss when traces of pretreatment disappeared. After sulfocyanination and repeated running-in of the modified surface, the initial size of the sample was measured L 0 = 17.010 mm.

Образец испытывался на машине трения SRV-III по схеме диск (с абразивной шкуркой) - палец. Скорость вращения диска 60 об/мин, радиальная подача на оборот - 1 мм. Статическая нагрузка - 3 Н. После истирания части покрытия на пути трения Sn=1 м производилось измерение линейного размера L1=16,995 мм. Все измерения линейных размеров образцов выполнялись с точностью до 1 мкм при помощи вертикального длиномера. Затем испытание было продолжено на контрольной части испытуемого образца после поворота последнего на 180° в держателе с последующим измерением LK=16,879 после прохождения пути трения SMO=1 м.The sample was tested on a friction machine SRV-III according to the disk scheme (with abrasive skin) - finger. The rotation speed of the disk is 60 rpm, the radial feed per revolution is 1 mm. The static load is 3 N. After abrasion of part of the coating on the friction path S n = 1 m, the linear dimension L 1 = 16,995 mm was measured. All measurements of the linear dimensions of the samples were carried out with an accuracy of 1 μm using a vertical length gauge. Then the test was continued on the control part of the test sample after turning the latter through 180 ° in the holder, followed by the measurement of L K = 16.879 after passing the friction path S MO = 1 m

Подставляем найденные величины в (1) и определяем εуп:Substitute the found values in (1) and determine ε unitary enterprise :

Figure 00000005
.
Figure 00000005
.

Износостойкость упрочненного слоя, образованного при обработке сульфоцианированием, превышает износостойкость стали 45 в 7,7 раз.The wear resistance of the hardened layer formed during sulfocyanination treatment exceeds the wear resistance of steel 45 by 7.7 times.

Claims (1)

Способ определения относительной износостойкости материала упрочненного слоя, заключающийся в том, что на рабочей поверхности образца из эталонного материала формируют упрочненный слой, прирабатывают поверхность и изнашивают его путем истирания по абразивной поверхности, измеряют линейные размеры образца до и после испытаний, отличающийся тем, что используют один образец с двумя приработанными торцевыми поверхностями, проводят испытание на изнашивание материала упрочненного слоя на величину, меньшую его толщины, и после поворота образца на 180° изнашивают эталонный материал и об износостойкости упрочненного слоя судят по соотношению изменений линейных размеров образца после приработки и после изнашивания по формуле
Figure 00000006

где Sn, Sмо - путь трения, приходящийся на изнашивание упрочненного слоя и материала основы образца соответственно; L0, L1, LК - размеры образца:
исходный, после изнашивания упрочненного слоя и конечный после изнашивания эталонного материала соответственно.
The method for determining the relative wear resistance of the material of the hardened layer, which consists in the fact that a hardened layer is formed on the working surface of the sample from the reference material, the surface is worked out and worn out by abrasion on the abrasive surface, the linear dimensions of the sample are measured before and after the tests, characterized in that they use one a sample with two run-in end surfaces, test for wear of the material of the hardened layer by an amount less than its thickness, and after turning 180 ° wear the reference material and the wear resistance of the hardened layer is judged by the ratio of changes in the linear dimensions of the sample after running-in and after wear according to the formula
Figure 00000006

where S n , S mo - the friction path attributable to the wear of the hardened layer and the base material of the sample, respectively; L 0 , L 1 , L K - sample dimensions:
initial, after wear of the hardened layer and final after wear of the reference material, respectively.
RU2008133134/28A 2008-08-11 2008-08-11 Method of evaluation of relative wear resistance of materials RU2373520C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008133134/28A RU2373520C1 (en) 2008-08-11 2008-08-11 Method of evaluation of relative wear resistance of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008133134/28A RU2373520C1 (en) 2008-08-11 2008-08-11 Method of evaluation of relative wear resistance of materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2373520C1 true RU2373520C1 (en) 2009-11-20

Family

ID=41477967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008133134/28A RU2373520C1 (en) 2008-08-11 2008-08-11 Method of evaluation of relative wear resistance of materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2373520C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658129C1 (en) * 2017-03-07 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" METHOD OF ESTIMATION OF WEAR-RESISTANCE OF CERAMIC MATERIALS BY ROUGHNESS PARAMETER CHANGE Rt

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1377669A1 (en) * 1985-09-03 1988-02-28 Физико-Технический Институт Со Специальным Конструкторским Бюро И Опытным Производством Уральского Научного Центра Ан Ссср Method of testing a coating for abrasive wear
KR20020092163A (en) * 2001-05-31 2002-12-11 도시바 세라믹스 가부시키가이샤 Viscoelasticity measuring device
RU2315284C1 (en) * 2006-09-18 2008-01-20 Институт прикладной механики УрО РАН Mode of evaluation of relative durability of material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1377669A1 (en) * 1985-09-03 1988-02-28 Физико-Технический Институт Со Специальным Конструкторским Бюро И Опытным Производством Уральского Научного Центра Ан Ссср Method of testing a coating for abrasive wear
KR20020092163A (en) * 2001-05-31 2002-12-11 도시바 세라믹스 가부시키가이샤 Viscoelasticity measuring device
RU2315284C1 (en) * 2006-09-18 2008-01-20 Институт прикладной механики УрО РАН Mode of evaluation of relative durability of material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658129C1 (en) * 2017-03-07 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" METHOD OF ESTIMATION OF WEAR-RESISTANCE OF CERAMIC MATERIALS BY ROUGHNESS PARAMETER CHANGE Rt

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Agarwal et al. Predictive modeling of force and power based on a new analytical undeformed chip thickness model in ceramic grinding
Gee et al. Progress towards standardisation of ball cratering
Korzynski et al. Surface layer characteristics due to slide diamond burnishing with a cylindrical-ended tool
CN111551460B (en) Test piece for testing accessibility of turbine disc mortise and evaluation method
Zhang et al. Combined effect of boundary layer formation and surface smoothing on friction and wear rate of lubricated point contacts during normal running-in processes
Bigerelle et al. Roughness characteristic length scales of belt finished surface
RU2644440C1 (en) Method for determination of coating wear resistance
Bouzakis et al. Fracture initiation mechanisms of thin hard coatings during the impact test
Varga et al. Fundamental abrasive contact at high speeds: Scratch testing in experiment and simulation
RU2373520C1 (en) Method of evaluation of relative wear resistance of materials
RU2315284C1 (en) Mode of evaluation of relative durability of material
Andersson et al. Determination of wear volumes by chromatic confocal measurements during twin-disc tests with cast iron and steel
RU2716496C1 (en) Method of assessing material wear resistance
CN114705519B (en) A friction material interface self-repairing performance testing method and system
CN111238975A (en) Method for determining discrete hardness of different phases of road stones
Arencibia et al. Characterization of turned surfaces using 3D roughness parameters
Holmberg et al. Influence of local Electropolishing conditions on Ferritic–Pearlitic steel on X-ray diffraction residual stress profiling
Ismailov et al. Problematics of friction in a high-speed rubber-wheel wear test system: A case study of irregularly rough steel in water lubricated contact
Pawel et al. Improvement of wear scar volume estimation in reciprocating motion
Van Acker et al. Abrasive wear by TiO2 particles on hard and on low friction coatings
CN101839707B (en) Film thickness testing method based on nano indentation unloading curve
Gammelgård et al. A method for tribological measurements of coated abrasives using a rheometer
Lee et al. Influence of Surface Roughness on Friction and Wear Characteristics of SUS 321 for Hydraulic Cylinder Parts Application
Ardi et al. Surface roughness, areal topographic measurement, and correlation to LCF behavior in a nickel-based superalloy
Xie et al. Wear simulation of pin-on-disc sliding wear test

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100812