Способ измерения износа металлических материалов и покрытий

Изобретение относится к области исследования механических свойств материалов, в частности к измерению износа металлических материалов и покрытий. Сущность: осуществляют нанесение лунок на испытуемый образец при помощи алмазного индентора в виде четырехгранной пирамиды, с перемещением под ней образца с последующим измерением параметров износа. Нанесение лунки осуществляют перемещением образца по нормали к вектору скорости перемещения контробразца при трении. Перемещение образца осуществляют со скоростью 8÷10 мм/с на расстояние, превышающее ширину поверхности трения по нормали к скорости скольжения, при этом расстояние определяется из соотношения L=kY, а величина износа определяется из соотношения Δh=h-h1=Ctg(α/2)(b0-b1), где L - расстояние, превышающее ширину поверхности трения. K=1,5÷2,0 - коэффициент перекрытия поверхности трения образца, характеризующий значение величины, указывающей на сколько лунка длиннее ширины зоны трения. Y - ширина поверхности трения по нормали к скорости скольжения (мм), h - начальная глубина лунки (мкм), h1 - глубина изношенной лунки(мкм), Δh - величина износа (мкм), b0 - начальная ширина лунки (мкм), b1 - ширина изношенной лунки (мкм), α - угол между поверхностями стенок лунки. Технический результат: сокращение цикла проведения операции измерения при сохранении точности измерения величины износа.

 

Изобретение относится к области исследования механических свойств материалов, в частности к измерению износа металлических материалов и покрытий.

Известен способ измерения износа металлических покрытий, включающий испытание материалов на износ и основанный на взвешивании образцов до и после испытаний и определении массы износа с переводом его в линейный износ по математической формуле (патент РФ №2141107 по кл. G01N 3/36 от 10.11.1999 г.).

Недостатком данного способа является относительно низкая точность измерения, обусловленная погрешностью измерения массы износа.

Известен также способ измерения износа металлических покрытий путем электромеханического растворения поверхности образца (патент РФ №2293305 по кл. G01N 3/36 от 10.02.2007 г.).

Недостатком данного способа является относительно низкая точность определения целевых величин.

Известен способ измерения износа металлических покрытий, относящийся к «методу искусственных баз», основанный на вдавливании индентора в форме пирамиды в исследуемый образец с последующим измерением диагонали отпечатка в образце и расчетом твердости материала образца (патент РФ №2222801 по кл. G01N 3/42 от 27.01.2004 г.).

Недостатком данного способа является сложность измерения величины износа покрытий толщиной менее 5 мкм, обусловленная тем, что для измерения износа таких покрытий необходимо снижать нагрузку на индентор, что приводит к повышению погрешности измерения.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения износа металлических покрытий, описанный в Межгосударственном стандарте ГОСТ 23.301-78 «Обеспечение износостойкости изделий. Приборы для измерения износа методом вырезанных лунок.»

Данный способ включает нанесение лунок на испытуемый образец при помощи алмазного индентора в виде трехгранной пирамиды, вращающейся вокруг горизонтальной оси с последующим измерением износа по формуле

Δh=0,125(h2-h21)1/r,

где r - радиус лунки,

h2 - исходная глубина лунки, в мм

h21 - высота изношенной лунки, в мм.

Точность измерения износа при использовании данного метода значительно выше, чем при использовании метода отпечатков, т.к. соотношение между глубиной лунки и длиной ее находится в соотношении 1:50÷1:80. Недостатком данного способа является сложность и длительность определения малых величин износа (порядка нескольких микрометров), обусловленные невозможностью визуального и быстрого определения места вырезанной лунки.

Возникают сложности и при определении износа поверхностей, имеющих риски, совпадающие по направлению с длиной лунки, т.к. при этом сложно определить длину лунки.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в сокращении цикла проведения операции измерения при сохранении точности измерения величины износа.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе измерения износа металлических покрытий, включающем нанесение лунок на испытуемый образец при помощи алмазного индентора в виде четырехгранной пирамиды, с перемещением под ней образца с последующим измерением параметров износа, нанесение лунки осуществляют перемещением образца по нормали к вектору скорости перемещения контробразца при трении, перемещение образца осуществляют со скоростью 8÷10 мм/с на расстояние, превышающее ширину поверхности трения по нормали к скорости скольжения, при этом расстояние определяется из соотношения L=kY, а величина износа определяется из соотношения

Δh=h- h1=Ctg (α/2)(b0-b1), где L - расстояние, превышающее ширину поверхности трения.

K=1,5÷2,0 - коэффициент перекрытия поверхности трения образца, характеризующий значение величины, указывающей на сколько лунка длиннее ширины зоны трения.

Y - ширина поверхности трения по нормали к скорости скольжения (мм),

h - начальная глубина лунки (мкм),

h1 - глубина изношенной лунки(мкм),

Δh- величина износа (мкм),

b0 -начальная ширина лунки (мкм),

b1 - ширина изношенной лунки (мкм),

α - угол между поверхностями стенок лунки.

Способ измерения износа осуществляется следующим образом.

Плоский металлический образец устанавливается в прибор ПМТ-3 (на чертеже не показан). Алмазным индентором при нагрузке N=500 г и перемещением образца наносят лунку на расстояние L по нормали к вектору скорости перемещения контробразца, при этом перемещение образца осуществляют со скоростью 8÷10 мм/с на расстояние, превышающее ширину поверхности трения по нормали к скорости скольжения V. Расстояние L определяется из соотношения L- kY, где

K=1,5÷2,0 - коэффициент перекрытия образца, характеризующий значение величины, указывающей превышение ширины зоны трения.

Y - ширина поверхности трения по нормали к скорости скольжения V(mm).

После этого образец промывают, высушивают и определяют величину износа из соотношения:

Δh=h- hi=Ctg (a/2)(b0 -bi), где

Δh - величина износа (мкм),

b0 -начальная ширина лунки (мкм),

b1 - ширина изношенной лунки (мкм),

α - угол между поверхностями стенок лунки.

Способ позволяет быстро визуально определить место вырезанной лунки и тем самым сократить длительность цикла проведения операции измерения при сохранении точности измерения величины износа металлического материала или покрытия.

Способ измерения износа металлических материалов и покрытий, включающий нанесение лунок на испытуемый образец при помощи алмазного индентора в виде алмазной пирамиды, перемещающейся по горизонтальной оси с последующим измерением параметров износа путем нанесения на образец лунки, отличающийся тем, что нанесение лунок осуществляют перемещением образца по нормали к вектору скорости движения контробразца при трении, перемещение образца осуществляют со скоростью 8÷10 мм/с на расстояние, превышающее ширину поверхности трения L=kY, а величина износа определяется из соотношения

Δh=h-h1=Ctg(α/2)(b0-b1), где

L - расстояние, превышающее ширину поверхности трения.

K=1,5÷2,0 - коэффициент перекрытия поверхности трения образца,

Y - ширина поверхности трения (мм),

h - начальная глубина лунки (мкм),

h1 - глубина изношенной лунки (мкм),

Δh - величина износа (мкм),

b0 - начальная ширина лунки (мкм),

b1 - ширина изношенной лунки (мкм),

α - угол между поверхностями стенок лунки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости и при выборе технологий упрочнения деталей с требуемым эксплуатационным ресурсом.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к машинам для испытания материалов на трение и износ. Установка содержит насаженные на стержень абразивные круги, которые зажимаются между трехкулачковым патроном и задней бабкой токарно-винторезного станка.

Изобретение относится к области испытания материалов, в частности к испытаниям на стойкость к абразивному изнашиванию при перемещении изделий в истирающей массе с не жестко закрепленными абразивными частицами.

Изобретение относится к области испытаний и может использоваться для оперативной оценки износостойкости материалов по различным покрытиям дорог. Сущность: вырезают из испытуемых материалов прямоугольные пластины одинаковой толщины, подвергают вырезанные и закрепленные на устройстве для оперативной оценки износостойкости полимерных и эластомерных материалов при трении по покрытиям дорог образцы испытанию на износостойкость, проводимому в натурных условиях путем скольжения при заданных условиях, при этом истираемые поверхности образцов имеют одинаковый радиус закругления.

Изобретение относится к моделирующим устройствам для испытания искусственных суставов на износ механическими способами и, в частности, для испытания эндопротезов тазобедренного сустава.

Изобретение относится к способу определения стойкости к истиранию по меньшей мере одного слоя износа, расположенного на несущей пластине. Сущность: осуществляют этапы: записи по меньшей мере одного БИК-спектра слоя износа, расположенного по меньшей мере на одной несущей пластине, a) перед затвердеванием по меньшей мере одного слоя износа, b) после затвердевания по меньшей мере одного слоя износа или c) перед затвердеванием по меньшей мере одного слоя износа с несущей пластиной и после него с применением по меньшей мере одного БИК-детектора в диапазоне длины волны от 500 нм до 2500 нм, предпочтительно от 700 нм до 2000 нм, особенно предпочтительно от 900 нм до 1700 нм; определения стойкости к истиранию по меньшей мере одного слоя износа путем сравнения БИК-спектра, записанного для определения стойкости к истиранию по меньшей мере одного слоя износа, по меньшей мере с одним БИК-спектром, записанным по меньшей мере для одного эталонного образца по меньшей мере одного слоя износа с известной стойкостью к истиранию, с помощью многопараметрового анализа данных (МАД), при этом по меньшей мере один БИК-спектр, записанный по меньшей мере для одного эталонного образца с известной стойкостью к истиранию по меньшей мере одного слоя износа, определили заранее a) после затвердевания по меньшей мере одного слоя износа или b) перед затвердеванием и после него с использованием того же БИК-детектора в диапазоне длины волны от 500 нм до 2500 нм, предпочтительно от 700 нм до 2000 нм, особенно предпочтительно от 900 нм до 1700 нм.

Изобретение относится к области трибологии, в частности к экспресс-оценке износостойкости конструкционных высокотвердых керамических материалов, работающих в паре трения с металлом.

Изобретение относится к области триботехники, в частности к устройствам и методам исследований на абразивную износостойкость, применительно к деталям с покрытыми или упрочненными рабочими поверхностями, которые эксплуатируются в условиях абразивного изнашивания в незакрепленном абразиве.
Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности испытаний на стойкость к абразивному изнашиванию при перемещении изделия в истирающей массе с не жестко закрепленными абразивными частицами.

Изобретение относится к испытательной технике. Установка содержит раму, на которой установлен привод вала вращения и емкость с абразивным материалом.
Наверх