износостойкие материалы определение износостойкости классификация область применения

2.Свойства и применение износостойких материалов

В зависимости от механических и фрикционных свойств износостойкие материалы подразделяют натри группы
:

1.Материалы с высокой твёрдостью поверхности.

2.Фрикционные материалы, имеющие высокий коэффициент трения скольжения.

3. Антифрикционные материалы, имеющие низкий коэффициент трения скольжения.

2.1 Материалы с высокой твёрдостью поверхности.

2.1.1 Материалы, устойчивые к абразивному изнашиванию.

Наибольшей износостойкостью обладают материалы, структура которых состоит из твёрдой карбидной фазы и удерживающей их высокопрочной матрицей.

А)Карбидные сплавы применяют при наиболее тяжёлых условиях работы в виде литых и наплавочных материалов. Они представляют собой сплавы с высоким содержания углерода (до 4%) и карбидообразующими элементами ( Cr, W, Ti ).

Б)Структуру матричной фазы регулируют введением марганца или никеля. Она может быть мартенситной, аустенито-мартенситной, аустенитной.

В)Для деталей работающих без ударных нагрузок, применяют сплавы с мартенситной структурой. 25Х38, 30Х23Г2С2Т.

Г) Детали, работающие при значительных ударных нагрузках – зубья ковшей экскаваторов, пики отбойных молотков и др., изготовляют из сплавов с повышенным содержанием марганца с аустенитно-мартенситной или аустенитной матрицей. 37Х7Г7С, 110Г13, 30Г34.

Д)Для деталей машин, работающих при средних условиях изнашивания, применяют спеченные твёрдые сплавы, структура которых состоит из специальных карбидов ( WC, TiC, TaC ), связанных кобальтом. А также высокоуглеродистые стали (структура мартенсит + карбиды) – Х12, Х12М, Р18, Р6М5 и другие инструментальные стали.

Е)Низко- и среднеуглеродистые стали с различными видами поверхностного упрочнения и чугуны применяют для более лёгких условий изнашивания. Ж)Для деталей, работающих в условиях граничной смазки – гильзы цилиндров, коленчатые валы, поршневые кольца и пр., где абразивное изнашивание сопутствует другим видам изнашивания, например, окислительному.

2.1.2 Материалы, устойчивые к усталостному виду изнашивания.

Это материалы предназначены для таких изделий массового производства, как подшипники качения и зубчатые колёса. Высокая контактная выносливость может быть обеспечена лишь при высокой твёрдости поверхности.

Подшипниковая сталь.

Подшипники качения работают при низких динамических нагрузках, что позволяет изготовлять их из сравнительно хрупких высокоуглеродистых сталей. ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС, ШХ20ГС. Прокаливаемость стали увеличивается по мере увеличения хрома в стали.Сталь поставляют после сфероидизирующего отжига со структурой мелкозернистого перлита 179 – 217НВ и повышенными требованиями: строго регламентированы карбидная неоднородность и загрязнённость неметаллическими включениями.

Сталь ШХ4 для роликовых подшипников железнодорожного транспорта, после закалки с индукционным нагревом с глубиной прокаливаемости до 2 – 3 мм и вязкой сердцевиной.

Сталь 12ХН3А, 12Х2Н4А для крупно габаритных роликовых подшипников (диаметром до 2м), подвергают цементации на большую глубину (3 – 6мм).

Сталь 95Х18 для подшипников, работающих в агрессивных средах.

Стали для зубчатых колёс.

Основное требование – контактная выносливость, кроме этого сопротивление усталости при изгибе, износостойкость профилей и торцов зубьев, устойчивость к схватыванию. Выбор стали и метода упрочнения зависит от условий работы зубчатой передачи, требований технологии и имеющегося оборудования.

Для зубчатых колёс, работающих при высоких контактных нагрузках, применяют цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали. При постоянной твёрдости поверхности контактная выносливость растёт с увеличением толщины упрочнённого слоя и твёрдости сердцевины. Толщина цементованного слоя принимается равной (0,20 – 0,26) m (m – модуль колеса), но не более 2мм. Твёрдость поверхности составляет 58 – 63НRС, сердцевины 30 – 42НRС.

Для сильно нагруженных зубчатых колёс (в редукторах вертолётов, судов, самолётов) диаметром 150 – 600мм и более применяют 20ХН3А, 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА и др.

Для мелких и средних колёс приборов, сельскохозяйственных машин применяют 15Х, 15ХФ, 20ХР и др. Цементация и ТО.

Для авто- и тракторостроения (массовое производство) применяют экономно – легированные стали 18ХГТ, 30ХГТ, 20ХНМ, 20ХГР и др. после нитроцементации. А также сложнолегированные стали 12Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 20Х3МФА после ионной нитроцементации, которая обеспечивает в 2 – 3 раза более высокую контактную выносливость, чем газовая ХТО.

Для средненагруженных зубчатых колёс сложной конфигурации, шлифование которых затруднено применяют 38Х2МЮА, 40Х, 40ХФА и др. после азотирования. Надо помнить, что азотирование обеспечивает высокую твёрдость, но из-за небольшой толщины упрочнённого слоя возможны подслойные разрушения.

Для деталей малых и средних размеров после поверхностной или объёмной индукционной закалке с последующим низким отпуском используют стали 40, 45, 50Г, 40Х, 40ХН или дешёвую 58(55ПП) пониженной прокаливаемости. По нагрузочной способности они уступают цементуемым сталям.

Допускают для зубчатых колёс, работающие при невысоких нагрузках, изготовлять из стали 40, 45, 40Х, 40ХН и др. после нормализации и улучшения.

Для волновых передач и небольших зубчатых колёс, работающие при малых нагрузках и скоростях, применяют неметаллические материалы: текстолит, древеснослоистые пластики, полиамиды-капрон, нейлон. Используют – привод спидометров и распредвалов автомобилей, текстильных и пищевых машин. Достоинство – отсутствие вибрации и шума, высокая химическая стойкость.

2.1.3 Материалы, устойчивые к изнашиванию в условиях больших давлений и ударных нагрузках.

Трение с высокими давлениями и ударным нагружением характерно для работы траков гусеничных машин, крестовин железнодорожных рельсов, ковшей экскаваторов

и других деталей. Их изготовляют из высокомарганцовистых аустенитной стали 110Г13Л. Сталь плохо обрабатывается резанием, поэтому детали получают литьём (буква Л в марке стали) или ковкой. Высокая
износостойкость этой стали обусловлена способностью аустенита к сильному деформационному упрочнению (наклёпу).
ТО – закалка в воде от Т = 1100оС. Получение однородной аустенитной структуры. В условиях ударного воздействия твёрдость на поверхности возрастает до 600НВ и сталь становится износостойкой. Но к абразивному изнашиванию сталь не износостойкая.

Изнашивание, связанное с ударным нагружением поверхности, наблюдается также при кавитации

, которое возникает при работе гребных винтов, лопастей гидротурбин, цилиндров гидронасосов.

Кавитационное изнашивание

создают струи жидкости в момент захлопывания пузырьков газа или воздуха (микроудары).

В качестве кавитационно-стойких сталей применяют 08Х18Н10Т, 30Х10Г10 и др. При ударном воздействии аустенит этих сталей испытывает наклёп и частичное мартенситное превращение, на развитие которых расходуется энергия удара. Упрочнение поверхности стали в условиях эксплуатации затрудняет образования трещин усталости.

Источник

Сверхтвёрдые материалы

К сверхтвёрдым материалам (микротвёрдость которых превышает 50 000 МПа) относятся кубические модификации углерода (алмаз) и нитрида бора.

Синтетические алмазы в виде порошков и плотных поликристаллических образований типа баллас и карбонадо используют для приготовления абразивного инструмента и абразивных паст. Спеканием смеси микропорошков синтетических и природных алмазов получают плотные поликристаллические образования алмаза с мелкозернистой структурой — СВ и дисмит. Алмазы марки СВ предназначены для буровых коронок и долот, а также пил, применяемых для резки неметаллических материалов.

Дисмит применяют для изготовления горнобурового инструмента, а также режущего инструмента (резцов, свёрл и др.), используемого при методах обработки цветных металлов и сплавов, пластмасс, стеклопластиков.

Кубический нитрид бора получают только синтетическим путём из гексагональной модификации. Применяется главным образом для изготовления абразивного инструмента. По твёрдости кубический нитрид бора уступает алмазу, но существенно превосходит его по теплостойкости.

Износостойкая сталь

К износостойким сталям относятся сплавы, предназначенные для использования в экстремальных условиях. Благодаря особому химическому составу, они выдерживают серьезный абразивный износ, исключительные механические и сжимающие нагрузки, воздействие скольжения, трения. На рынке высокопрочных сталей представлено множество производителей и видов проката, разобраться в которых бывает сложно даже профессионалам. Из данной статьи вы узнаете, как правильно выбрать износостойкую сталь, и почему в разных отраслях промышленности просто необходимо использование качественных износостойких сплавов.

Зачем делить ламинат на классы?

Учитывая популярность данного типа напольных покрытий, быстро увеличивалось количество фабрик по его производству. В связи с этим было принято решение о создании контролирующей организации, которая бы отслеживала качество продукции и не допускала к продаже низкокачественный товар.

Чтобы упростить выбор покупателю и защитить его от некачественного товара, введено деление покрытия по различным характеристикам, а также четко определены нормы и стандарты определения класса износостойкости ламината.

Классическая ламель имеет четыре слоя:

• Стабилизирующий (нижний) – отвечает за стабилизацию плиты и влагозащитные свойства.
• Основа – ДВП высокой плотности, отвечает за долговечность доски. В нем вырезаются замки.
• Декоративная бумага с рисунком, повторяющим структуру древесины, камня и прочих натуральных материалов.
• Ламинированное покрытие, созданное на основе меламина. Обеспечивает устойчивость к износу, истиранию и механическим повреждениям.

Характеристики износостойких сталей

Главное свойство износостойких сталей – повышенная твердость, которая обеспечивается присутствием в составе марганца и других легирующих элементов. Причем чем сильнее нагрузка на элемент, тем более износостойкой и твердой становится деталь, а разрушения поверхности и внутренней структуры не происходит. При высоких показателях прочности материал остается пластичным, не крошится, поддается сварке. При выборе высокопрочного сплава важно учитывать условия и интенсивность эксплуатации детали или узла. У проката, прошедшего закалку, повышается устойчивость ко всем разновидностям износа.

Применение композитных материалов КАРБОНИТ™ и ОКСАФЕН™ на практике

Преимущества инновационных композитных материалов

Изделия из КАРБОНИТА и ОКСАФЕНА успешно работают:

• в условиях сухого и мокрого трения;
• в средах C высоким содержанием различных абразивов, минеральных масел, нефтепродуктов;
• при температурах от -100 С° до +250 С°

По своим антифрикционным характеристикам в узлах трения все детали из КАРБОНИТА и ОКСАФЕН значительно превосходят по ресурсу и эксплуатационным нагрузкам изделия из бронзы, текстолита, фторопласта, различных полиамидов (от 2 до 10 раз).

Немаловажным достоинством КАРБОНИТА и ОКСАФЕНА при работе в узлах трения является снижение износа сопряженного контр-тела.

Всесторонние сравнительные тесты с аналогами, выполненными из других антифрикционных материалов, неоднократно доказывали правильность выбора наших клиентов: машиностроительных, ремонтных и эксплуатационных предприятии различных отраслей, выбирающих надежность, долговечность и качество.

Сравнительные тесты материалов

Режим испытаний:

• Приработка проводилась в течение 10 минут при частоте вращения шпинделя 2000 об/мин и при осевом усилии на пару трения 10 кГс;
• Испытания на износ проводились в течение 1,5 часов при частоте вращения шпинделя 2000 об/мин при осевом усилии на пару трения 10 кГс;
• Смазка в зоне трения — литол 24 с 5% добавкой по весу двуокиси алюминия с размером частиц не более 45 мкм и твердостью по шкале Мооса — 7.

Характеристики износостойких сталей

Главное свойство износостойких сталей – повышенная твердость, которая обеспечивается присутствием в составе марганца и других легирующих элементов. Причем чем сильнее нагрузка на элемент, тем более износостойкой и твердой становится деталь, а разрушения поверхности и внутренней структуры не происходит. При высоких показателях прочности материал остается пластичным, не крошится, поддается сварке. При выборе высокопрочного сплава важно учитывать условия и интенсивность эксплуатации детали или узла. У проката, прошедшего закалку, повышается устойчивость ко всем разновидностям износа.

Физико-механические свойства композитных материалов КАРБОНИТ™ и ОКСАФЕН™

Свяжитесь со специалистами нашей компании. Мы подробнее расскажем о физических и химических свойствах полимерных композиционных материалов КАРБОНИТ™ и ОКСАФЕН™, продемонстрируем образцы.

Виды и марки износостойких сталей

При изучении классификации и выборе износостойких сплавов необходимо учесть, что ряд марок отечественных производителей обозначают индексами, а в зарубежных маркировках нет информации по химическому составу.

Шарикоподшипниковые сплавы ГОСТ 801-78 (ШХ20, ШХ15)

– относятся к виду инструментальных сталей и обладают высокой прочностью и износостойкостью, твердостью и необходимым уровнем вязкости.

Высокомарганцовистые марки (Г13Л, 110Г13Л)

– в состав кроме марганца входят также железо, углерод, хром. Обладают самой высокой износостойкостью, которая сочетается с низкой твердостью и высокой прочностью. Согласно отечественной стандартизации, сплавы соответствуют ГОСТ 977-88.

Как можно убедиться, высокое качество и надежность высокопрочных сталей делают их использование обоснованным во многих отраслях промышленности и машиностроения. Эти сплавы прочно завоевали позиции на рынке металлопроката и пользуются большой популярностью.

Источник

Классы эксплуатации ламината с 31-34

Классы эксплуатации ламината соответствует удельному весу самой плиты HDF из которой изготавливается покрытие. БОльшая плотность древесно-волокнистой плиты предполагает и более высокое сопротивление физико-механическим нагрузкам.

• 31 класс – для жилых помещений малой проходимости (спальные комнаты).
• 32 класс – в жилые помещения с высокой интенсивностью хождения, и коммерческие с низкой (гостиная, коридор, кухня, офисы верхних этажей).
• 33 класс — эксплуатация покрытия в общественных зданиях с высокой нагрузкой.
• 34 класс – использование ламината в промышленных и спортивных сооружениях.

Если подумать, взяв марку ламината со значением 34, можно позабыть о последующем ремонте пола на долгие годы. Но это не совсем так.

Особенность состоит в том, что в Европе такой ламинат официально не зарегистрирован EN 13329:2006+A1:2008(E). А в России продают только китайский ламинат 34 и даже 35, 36, 43 класса. Хотя 43 класс доступен в кварц-виниловой плитке. Это несколько другой продукт, к ламинату имеющий отношение только схожим типом замочного соединения.

Восточные друзья, добиваясь высокой удельной массы ХДФ-плиты, добавляют в него различные присадки, не относящиеся к увеличению твердости плиты. Заявляю это, поскольку укладывая ламинированный пол, при распиловке материала наблюдаю темно-коричневую массу, источающую специфический, неприятный запах. Цвет сердцевины панели заметно отличается от аналогов российского и европейского производства, консистенция плиты рыхлая. Последствия укладки такого ламината могут проявиться уже через год эксплуатации.

Товар из поднебесный закупается в долларовом эквиваленте, поэтому, в любом случае, продукция из Китая, на текущий момент, не дешевая. Но это несколько другая тема, о ней подробнее напишу в другой статье с конкретными примерами.

Высокий класс эксплуатации 33 — приводит к более продолжительному сроку службы за счет крепости замочного соединения и плотности самой плиты, меньше подверженной деформации от механического воздействия и влияния влаги.

Классификация износостойких материалов

Раздел I

«ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ»

Лекция № 1

Тема: «ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОДБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ПОДВИЖНЫХ СОПРЯЖЕНИЯХ»

Введение

Характеристика износа

Виды изнашивания

Совместимость трущейся пары

Классификация износостойких материалов

Проблема контактного взаимодействия твердых тел в современной технике имеет очень важное значение. В первую очередь это связано с долговечностью и надежностью машин, которые, как показала практика, в основном определяются выходом из строя подвижных сопряжений, меняющих свои размеры под воздействием сил трения. Это приводит к потере точности, к вибрации, уменьшению герметичности сочленений, понижению КПД машин, а также к отказам в их работе по причинам задиров и заедания подвижных сопряжений.

Более 80% мирового парка машин выходит из строя в результате износа узлов трения, а интенсивность изнашивания находиться в прямой зависимости от материалов, скоростей нагрузки, мощностей и режимов эксплуатации подвижных сопряжений.

Важная роль в надежных и высокоэффективных машинах и механизмах принадлежит различным триботехническим материалам, работающим в узлах трения, способных обеспечивать низкий коэффициент трения скольжения и тем самым низкие потери на трение и малую скорость изнашивания сопряженных деталей.

Трение –

явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения их поверхностей по касательному к ним направлению.

Усилие, необходимое для преодоления этого сопротивления называется силой трения.

Отношение силы трения между двумя телами к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу, представляет собой коэффициент трения.

Износостойкость –

свойство материала оказывать, в определенных условиях трения, сопротивление изнашиванию.

Изнашивание –

процесс постепенного разрушения поверхностных слоев материалов путем отделения его частиц под влиянием сил трения. Результат изнашивания называют
износом.
Различают линейный, массовый или объемный износ. Линейный объем определяют по изменению размеров, массовый и объемный износ определяют по уменьшению массы или объема. Износостойкость материала оценивают величиной, обратной
скорости или интенсивности изнашивания
. Скорость или интенсивность изнашивания представляет собой отношение износа соответственно к времени или пути трения. Различают линейную
Ih
, массовую
Im
и энергетическую
Iw интенсивности изнашивания
и определяют по формулам:

Скорость изнашивания и износ зависят от времени. Существует три периода износа (рис. 1)

Схема интенсивности износа Dh во времени

I

– начальный, или период приработки, когда изнашивание протекает с постоянно замедляющейся скоростью;

II

– период установившегося (нормального) износа, для которого характерна небольшая и постоянная скорость изнашивания;

III

– период катастрофического износа.

Обеспечение износостойкости связано с предупреждением катастрофического износа, уменьшением скоростей начального и установившегося изнашивания. Эта задача решается рациональным выбором материала трущихся пар и способа его обработки.

Различают следующие виды изнашивания:

– абразивное

– образуется твердыми частицами, попадающими в зону контакта;

– адгезионное

– связано с образованием на участках контакта адгезионных мостиков сварки, за счет того, что на одной поверхности трения образуются углубления, на другой – вырванные частицы повторно схватываются и бороздят трущиеся поверхности, вызывая их интенсивное разрушение и, из-за большого тепловыделения, сваривание (заедание);

– гидро

–
и газоабразивное
– образуется твердыми частицами, перемешиваемыми жидкостью или газом;

– эрозионное, гидро

– и газоэрозионное – образуется за счет потока жидкости или газа;

– кавитационное

– образуется от гидравлических ударов жидкости;

– фреттинг-процесс

– при механическом способе воздействия;

– фреттинг-коррозия

– при коррозионно-механическом воздействии;

– окислительное

– разрушение поверхности путем среза оксидных пленок, которыми всегда покрыты трущиеся поверхности, это наиболее благоприятный вид изнашивания.

Детали, подвергающиеся изнашиванию, подразделяют на две группы:

1) детали, образующие пары трения (подшипники скольжения и качения, зубчатые передачи и т.п.);

2)

детали, изнашивание которых вызывает рабочая среда (жидкость, газ и т.п.).

СОВМЕСТИМОСТЬ ТРУЩЕЙСЯ ПАРЫ

Система классификации линолеумов

Износостойкость

Классификация линолеума по износостойкости выполняется в целях определения его прочности, то есть выявления возможностей покрытия испытывать постоянные механические нагрузки, будь то простая ходьба, перетаскивание или перекатывание предметов, установка или перемещение тяжелых объектов. То есть, сможет ли покрытие перенести те или иные нагрузки, не утратив при этом презентабельный внешний вид.

Класс износоустойчивости линолеума зависит, главным образом, от толщины всего покрытия, если оно однослойное, либо параметров основного защитного слоя у многослойных материалов.

Истираемость

Еще одним показателем, характеризующим покрытие, является истираемость линолеума. Это фактор, определяющий, как быстро склонен истончаться верхний защитный слой покрытия. По уровню истираемости линолеум разделяют на 4 основные группы согласно европейской классификации по стандарту EN660-1.

Класс истираемости линолеума можно выяснить с помощью установленной процедуры. Для этого кусок линолеума с определенным усилием прикладывают к шлифовальному кругу, который должен произвести 25 тысяч оборотов.

После проведения контрольных замеров определяется группа истираемости линолеума:

1. Группа «Т» — образец стирается на 0,08 мм по толщине. Это категория наиболее прочных изделий.
2. Группа «Р» — материал истончается на 0,15 мм. В эту группу входят слабо истираемые покрытия.
3. Группа «М» — к ней относят материалы, подвергающиеся средней степени истираемости, то есть истончение достигает 0,3 мм.
4. Группа «F» — наиболее дешевые материалы, подверженные сильному истиранию. Опытный образец утрачивает до 0,6 мм толщины.

Стоит отметить, что износостойкость и истираемость материала – это несколько разные понятия. В то время как на уровень истираемости влияет лишь толщина верхнего слоя покрытия, износостойкость зависит от толщины всего покрытия. То есть качественное тонкое полотно из группы «Т» и толстое покрытие из группы «М» будут иметь примерно сходные показатели износостойкости.

Индекс износостойкости

Для удобства производителей и потребителей классификация износоустойчивости всех покрытий, в том числе и линолеумов, производится по европейской системе EN 685. При этом используют цифровой индекс, состоящий из двух цифр.

По типу помещения (первая цифра) различают:

• «2» — помещения жилого типа, то есть квартиры, дома, коттеджи и т.д.;
• «3» — административные и общественные помещения, детские сады, поликлиники, школы и так далее;
• «4» — помещения производственного назначения, а также места с большим скоплением людей – вокзалы, аэропорты, заводские цеха и прочее.

Степень нагрузки (вторая цифра) разделяют на такие группы:

• «1» — малая нагрузка;
• «2» — умеренная нагрузка;
• «3» — высокая нагрузка;
• «4» — очень высокая нагрузка.

Следовательно, если знать, что означает класс линолеума, можно определить для какого именно помещения, и на какую нагрузку, рассчитан тот или иной вид покрытия.