Коэффициент износа - Wear coefficient

В коэффициент износа это физический коэффициент используется для измерения, характеристики и соотнесения носить материалов.

Фон

Традиционно износ материалов характеризовался потерей веса и скоростью износа. Однако исследования показали, что коэффициент износа более подходит. Причина в том, что здесь учитываются скорость износа, приложенная нагрузка и твердость носить булавку в учетную запись. Хотя наблюдались отклонения в измерениях порядка 10-1, отклонения можно свести к минимуму, если принять соответствующие меры.^[1][2]

График зависимости объема износа от расстояния можно разделить как минимум на два режима: режим переходного износа и режим установившегося износа. Объем или потеря веса изначально криволинейный. Скорость износа на единицу расстояния скольжения в переходном режиме изнашивания снижается, пока не достигнет постоянного значения в установившемся режиме изнашивания. Следовательно, стандартное значение коэффициента износа, полученное из кривой зависимости потери объема от расстояния, является функцией расстояния скольжения.^[3]

Измерение

Таблица 1: Значения K для различных материалов Материал K Полиэтилен 1.3×10^−7 ПММА 7×10^−6 Ферритный нержавеющая сталь 1.7×10^−5 PTFE 2.5×10^−5 Медно-бериллиевый 3.7×10^−5 Твердая инструментальная сталь 1.3×10^−4 α- / β-латунь[N 1] 6×10^−4 Мягкая сталь (на мягкой стали) 7×10^−3

Уравнение установившегося износа было предложено в виде:^[2]

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

куда ${\displaystyle H}$ это Твердость по Бринеллю, ${\displaystyle V}$ объемная потеря, ${\displaystyle P}$ нормальная нагрузка, и ${\displaystyle L}$ скользящее расстояние. ${\displaystyle K}$ - безразмерный стандартный коэффициент износа.

Следовательно, коэффициент износа ${\displaystyle K}$ в абразивной модели определяется как:^[2]

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

В качестве ${\displaystyle V}$ можно оценить по потере веса ${\displaystyle W}$ и плотность ${\displaystyle \rho }$коэффициент износа можно также выразить как:^[2]

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

Поскольку в стандартном методе используются общие потери объема и общее расстояние скольжения, необходимо определить чистый коэффициент стационарного износа:

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

куда ${\displaystyle L_{s}}$ - установившееся расстояние скольжения, а ${\displaystyle V_{s}}$ - установившийся объем износа.

Применительно к модели износа при скольжении K можно выразить как:^[4]

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

куда ${\displaystyle A_{p}}$ - пластически деформированная зона.

Если коэффициент трения определяется как:^[4]

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

куда ${\displaystyle F_{t}}$ тангенциальная сила. Тогда K можно определить для абразивного износа как работа, выполненная для создания абразивных частиц износа путем резки ${\displaystyle Vu}$ к внешняя работа сделана ${\displaystyle FL}$:^[4]

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

В экспериментальной ситуации твердость самого верхнего слоя материала в контакте может быть неизвестна с какой-либо достоверностью, следовательно, соотношение ${\displaystyle {\frac {K}{H}}}$ полезнее; это известно как коэффициент размерного износа или удельная скорость износа. Обычно это указывается в миллиметрах.³ N⁻¹ м⁻¹.^[5]

Композитный материал

В качестве композит с металлической матрицей (MMC) материалы стали использоваться чаще из-за их лучших физических, механических и трибологических свойств по сравнению с матричными материалами, поэтому необходимо скорректировать уравнение.

Предлагаемое уравнение:^[2]

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

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

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

Таким образом, можно показать влияние нагрузки и твердости штифта:^[2]

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

Поскольку испытания на износ - это трудоемкий процесс, было показано, что можно сэкономить время, используя предсказуемый метод.^[3]

Смотрите также

• скорость износа
• потеря веса

Рекомендации

1. Питер Дж. Блау, Р. Г. Байер (2003). Износ материалов. Эльзевир. п. 579. ISBN  9780080443010.
2. Л.Дж. Ян (январь 2003 г.). «Уравнение коэффициента износа матричных композитов на основе алюминия по стальному диску». Носить. 255 (1–6): 579–592. Дои:10.1016 / S0043-1648 (03) 00191-1.
3. Л.Дж. Ян (15 мая 2005 г.). «Методология прогнозирования стандартного коэффициента стационарного износа в матричном композиционном материале на основе алюминия, усиленном частицами оксида алюминия». Журнал технологий обработки материалов. 162–163: 139–148. Дои:10.1016 / j.jmatprotec.2005.02.082.
4. Нам Пё Су, Наннаджи Сака (2004), Трибология (PDF)
5. J.A. Уильямс (апрель 1999 г.). «Моделирование износа: аналитические, вычислительные и картографические: подход механики сплошных сред» (PDF). Носить. 225–229: 1–17. Дои:10.1016 / S0043-1648 (99) 00060-5.

Примечания

1. Cu / Zn с 30-45% Zn

дальнейшее чтение

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

внешняя ссылка

Материаловедение