RU2675668C1 - Method of increasing accuracy of measuring wear rate - Google Patents

Method of increasing accuracy of measuring wear rate Download PDF

Info

Publication number
RU2675668C1
RU2675668C1 RU2017139178A RU2017139178A RU2675668C1 RU 2675668 C1 RU2675668 C1 RU 2675668C1 RU 2017139178 A RU2017139178 A RU 2017139178A RU 2017139178 A RU2017139178 A RU 2017139178A RU 2675668 C1 RU2675668 C1 RU 2675668C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
abrasion
coating
wear
test sample
thickness
Prior art date
Application number
RU2017139178A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Мяленко
Светлана Ивановна Рудакова
Роман Сергеевич Бадулин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт"
Priority to RU2017139178A priority Critical patent/RU2675668C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2675668C1 publication Critical patent/RU2675668C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion

Abstract

FIELD: test technology.SUBSTANCE: invention relates to the abrasion test of materials and can be used in assessing wear resistance and in selecting techniques to strengthen parts with the required service life. Material of the test coating is applied to the working surface of the test sample and is worn by abrasion. Before wear by abrasion, mechanical polishing of the surface of the test sample is made, it is degreased and dehydrated, then it is sprayed with a layer of paint coating with reduced wear resistance and the thickness of the layer of the obtained coating is scanned by a magnetic induction method, thereby measuring the thickness of the coating at different points of the surface of the part. After wear of the abrasion coating, the thickness of the coating layer is repeatedly scanned at the same points and the values of the normal pressures acting at the abrasion process at different points of the surface of the test sample are estimated from the obtained size difference.EFFECT: increasing the accuracy of measuring wear values for various points of the working surface of the part with the possibility of constructing diagrams of normal pressures, as well as reducing the time of observation when obtaining the final results.4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к испытаниям материалов на износ и может быть использовано при оценке износостойкости и при выборе технологий упрочнения деталей с требуемым эксплуатационным ресурсом.The invention relates to tests of materials for wear and can be used to assess the wear resistance and the choice of technology for hardening parts with the required operational resource.

Известны способы определения износостойкости твердых сплавов (Авт. свид. №268720, МПК G01n, опубл. 10.04.1970), стойкости режущего инструмента (Авт. свид. №1033929, МПК G01N 3/58, опубл. 07.08.1983), способы прогнозирования эпюры износа поверхности трения (Авт. свид. №1515097, МПК G01N 3/56, опубл. 15.10.1989), в которых параметры износа оценивают по величине магнитной проницаемости испытываемого образца или по величине фона амплитуд независимого внутреннего трения или получают эпюру износа путем воздействия на поверхность образца лазерным излучением.Known methods for determining the wear resistance of hard alloys (Aut. Certificate. No. 268720, IPC G01n, publ. 04/10/1970), the resistance of the cutting tool (Aut. Certificate. No. 1033929, IPC G01N 3/58, publ. 07/08/1983), forecasting methods diagrams of wear of the friction surface (Auth. certificate No. 1515097, IPC G01N 3/56, publ. 10/15/1989), in which the wear parameters are estimated by the magnetic permeability of the test sample or by the background amplitude of the independent internal friction or get a wear diagram by exposure to the surface of the sample by laser radiation.

Однако, известные способы не позволяют определить степень и характер износа деталей сложной геометрической формы и получать эпюры износа.However, the known methods do not allow to determine the degree and nature of wear of parts of complex geometric shapes and to obtain diagrams of wear.

Известен также способ определения износостойкости покрытий (Патент РФ №2303773, МПК G01N 3/56, опубл. 27.07.2007). При данном способе используют образец из эталонного материала и наносят на рабочую поверхность гальваническим способом покрытие имеющее другой цвет и при истирании по цвету образца судят о результатах износа. Недостатком этого способа является невозможность точного определения характера износа в разных местах образца, а лишь производится только визуальная оценка износа. Известен способ оценки относительной износостойкости материала (Патент РФ №2315284, МПК G01N 19/02, опубл. 20.01.2008). В данном способе испытывают два идентичных образца, один из которых истирают до полного изнашивания упрочненного слоя. Затем сравнивают образцы, определяют их линейные размеры и рассчитывают относительную износостойкость. Недостатком данного способа является невозможность определения характера износа образца неправильной геометрической формы. Известен способ определения износостойкости (Патент РФ N 2433384, МПК G01 №3/56, опубл. 10.11.2011), где используют образцы конической, пирамидальной или призматической формы и истирают их вершиной о плоскую поверхность. Недостатком здесь также является невозможность определения характера износа образца неправильной геометрической формы. Известны способы испытаний и оценки износостойкости материалов (Патент РФ №2522832, МПК G01N 3/56, опубл. 20.07.2014; Патент РФ №2526223, МПК G01N 3/56, опубл. 20.08.2014), где также испытываются плоские образцы и невозможно испытывать образцы неправильной геометрической формы. Известен способ определения износостойкости материалов упрочняющих покрытий рабочих органов сельхозмашин (Патент РФ N 2618604, МПК G01N 3/56, опубл. 04.05.2017), где на почворежущую деталь (зубья диска, зубья бороны) наносят различные упрочняющие покрытия и истирание производят в естественной среде различных почв. Недостатком данного способа является невозможность определения характера износа почворежущей детали в разных точках ее рабочей поверхности. Кроме этого этот известный способ требует длительного времени для проведения истирания почворежущих деталей и последующей оценки и сравнения их износостойкости.There is also a method of determining the wear resistance of coatings (RF Patent No. 2303773, IPC G01N 3/56, publ. 07.27.2007). In this method, a sample of a reference material is used and a coating having a different color is applied onto the working surface by a galvanic method, and when abrasing, the wear results are judged by the color of the sample. The disadvantage of this method is the inability to accurately determine the nature of wear in different places of the sample, and only a visual assessment of wear is made. A known method for assessing the relative wear resistance of a material (RF Patent No. 2315284, IPC G01N 19/02, publ. 01.20.2008). In this method, two identical samples are tested, one of which is abraded until the hardened layer is completely worn out. Then compare the samples, determine their linear dimensions and calculate the relative wear resistance. The disadvantage of this method is the inability to determine the nature of the wear of the sample of irregular geometric shape. A known method for determining the wear resistance (RF Patent N 2433384, IPC G01 No. 3/56, publ. 10.11.2011), where they use samples of a conical, pyramidal or prismatic shape and rub their apex onto a flat surface. The disadvantage here is the inability to determine the nature of the wear of the sample of irregular geometric shape. Known methods for testing and evaluating the wear resistance of materials (RF Patent No. 2522832, IPC G01N 3/56, publ. 07/20/2014; RF Patent No. 2526223, IPC G01N 3/56, publ. 08/20/2014), where flat samples are also tested and it is impossible to test samples of irregular geometric shapes. A known method for determining the wear resistance of materials of reinforcing coatings of working bodies of agricultural machinery (RF Patent N 2618604, IPC G01N 3/56, publ. 05/04/2017), where various reinforcing coatings are applied to the soil-cutting part (disc teeth, harrow teeth) and abrasion are carried out in the natural environment various soils. The disadvantage of this method is the inability to determine the nature of the wear of the soil-cutting part at different points of its working surface. In addition, this known method requires a long time to carry out the abrasion of soil-cutting parts and the subsequent assessment and comparison of their wear resistance.

Известен также способ исследования сопротивления износу или истиранию (Патент РФ №2536119, МПК G01N 3/56, опубл. 20.12.2014), при котором на испытываемый образец напыляют поверхность трения слоями износостойких покрытий различного цвета и по мере износа визуально и с помощью измерительной аппаратуры определяют характер и степень износа.There is also a method of researching the resistance to wear or abrasion (RF Patent No. 2536119, IPC G01N 3/56, publ. 12/20/2014), in which a friction surface is sprayed on the test specimen with layers of wear-resistant coatings of various colors and visually and using measuring equipment as they wear. determine the nature and extent of wear.

Однако, известный способ, принятый за прототип, не позволяет с достаточной точностью определить степень и характер износа деталей сложной геометрии при различной степени износа локальных областей ориентируясь на различные цвета покрытий. При этом толщина слоя покрытия предлагается в известном способе в интервале от 100 мм до 20 мкм. Кроме того, здесь напыляют от 10 до 100 слоев с чередующими контрастирующими цветами, а между слоями напыляют слой хрома и производят периодические наблюдения за процессом истирания.However, the known method adopted for the prototype does not allow to determine with sufficient accuracy the degree and nature of the wear of parts of complex geometry with different degrees of wear of local areas, focusing on different colors of coatings. Moreover, the thickness of the coating layer is proposed in the known method in the range from 100 mm to 20 μm. In addition, from 10 to 100 layers with alternating contrasting colors are sprayed here, and a layer of chromium is sprayed between the layers and periodic monitoring of the abrasion process is performed.

Данный способ не обеспечивает точность измерения толщины покрытия в разных точках поверхности детали и возможности построения эпюр нормальных давлений для всей рабочей поверхности детали сложной геометрической формы.This method does not ensure the accuracy of measuring the thickness of the coating at different points on the surface of the part and the ability to plot normal pressures for the entire working surface of the part of complex geometric shape.

Кроме этого, известный способ требует длительного времени для проведения истирания и периодических наблюдений за цветовой характеристикой поверхности детали.In addition, the known method requires a long time for attrition and periodic observations of the color characteristics of the surface of the part.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение точности измерения величин износа для различных точек рабочей поверхности детали с возможностью построения эпюр нормальных давлений, а так же сокращения сроков наблюдений при получении конечных результатов.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the accuracy of measuring wear values for various points of the workpiece surface with the possibility of plotting normal pressure plots, as well as reducing the observation time when obtaining final results.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе определения износостойкости покрытий на рабочую поверхность исследуемого образца наносят материал испытываемого покрытия с пониженной износостойкостью и изнашивают его путем истирания. Перед изнашиванием производят механическую полировку поверхности образца, ее обезжиривают и обезвоживают, затем на нее напыляют слой лакокрасочного покрытия с пониженной износостойкостью и сканируют толщину слоя полученного покрытия магнитоиндукционным способом, измеряя тем самым толщину покрытия в разных точках поверхности детали, а после изнашивания покрытия повторно сканируют толщину слоя покрытия в тех же самых точках и по полученной разнице в размерах оценивают величины действовавших нормальных давлений в разных точках поверхности детали. При этом используют направляющий кондуктор для определения точек измерения толщины слоя покрытия до и после истирания. Кроме этого изнашивание производят путем перемещения исследуемого образца в абразивной среде подобной реальным условиям последующей эксплуатации. Перемещают образец в замкнутой абразивной среде барабанной формы, при этом чередуя заглубление, нормированное движение образца в абразивной среде и выглубление адекватно условиям реальной эксплуатации. По результатам истирания исследуемого образца производят повторное измерение толщины слоя покрытия и строят эпюры нормальных давлений, учитывая разные точки поверхности детали. По графикам полученных эпюр анализируют характер изменения нормальных давлений и назначают технологии, а так же выбирают наплавочные материалы для упрочнения, ориентируясь при этом на требуемый эксплуатационный ресурс. Последовательность анализа заключается в одновременном учитывании следующих компонентов - показателей износостойкости среды, ожидаемой в условиях реальной эксплуатации (наличие в грунтах или почве абразивных частиц, посредством которых происходит изнашивание, чаще это полевые шпаты или SiO2), нагруженности той или иной части детали (величины реальных значений нормальных давлений); назначение технологии упрочнения (выбор размеров толщин слоя упрочнения в тех или иных локальных частях детали).The stated technical problem is solved by the fact that in the method for determining the wear resistance of coatings, the material of the test coating with reduced wear resistance is applied to the working surface of the test sample and wear it out by abrasion. Before wear, the surface of the sample is mechanically polished, degreased and dehydrated, then a layer of paint coating with reduced wear resistance is sprayed onto it and the thickness of the coating layer is scanned by the magneto-induction method, thereby measuring the thickness of the coating at different points of the surface of the part, and after the coating is worn, the thickness is re-scanned the coating layer at the same points and the resulting difference in size estimate the values of the operating normal pressures at different points of rotation Nost details. In this case, a guide conductor is used to determine the points of measurement of the thickness of the coating layer before and after abrasion. In addition, wear is produced by moving the test sample in an abrasive medium similar to the actual conditions of subsequent operation. The sample is moved in a closed drum-shaped abrasive medium, while alternating deepening, normalized movement of the sample in the abrasive medium and deepening are adequate to the conditions of actual use. According to the results of abrasion of the test sample, a repeated measurement of the thickness of the coating layer is made and plots of normal pressures are constructed, taking into account different points on the surface of the part. According to the graphs of the obtained diagrams, the nature of the change in normal pressures is analyzed and technologies are prescribed, and surfacing materials are also selected for hardening, focusing on the required operational resource. The analysis sequence consists in simultaneously taking into account the following components - indicators of the wear resistance of the medium expected under actual conditions of use (the presence of abrasive particles in the soil or soil through which wear occurs, most often feldspars or SiO 2 ), the load of one or another part of the part (real values normal pressure values); purpose of the hardening technology (selection of sizes of thicknesses of the hardening layer in certain local parts of the part).

На Фиг. 1 изображено круговое перемещение образца в замкнутой абразивной среде.In FIG. 1 shows the circular movement of the sample in a closed abrasive medium.

На Фиг. 2 показано измерение толщины слоя покрытия магнитоиндукционным способом.In FIG. 2 shows a measurement of the thickness of a coating layer by a magneto-induction method.

Перед изнашиванием производят механическую полировку поверхности исследуемого образца 1, дополнительно ее обезжиривают и обезвоживают. Затем напыляют на поверхность покрытие 2 с пониженной износостойкостью и сканируют толщину слоя покрытия магнитоиндукционным способом зондом 3. Сканирование производят до и после истирания исследуемого образца 1, сохраняя одни и те же координаты с помощью направляющего кондуктора 4. Процесс истирания исследуемого образца 1 производят в замкнутой абразивной среде барабанной формы 5 с валом 6, на котором с помощью стоек 7 присоединялся испытываемый образец 1. По результатам измерения строят эпюры нормальных давлений и после их анализа выбирают состав наплавочных материалов и технологии их нанесения, ориентируясь при этом на требуемый эксплуатационный ресурс.Before wear, the surface of the test sample 1 is mechanically polished, it is additionally degreased and dehydrated. Then the coating 2 is sprayed onto the surface with reduced wear resistance and the thickness of the coating layer is scanned by the magnetic induction method with a probe 3. Scanning is performed before and after the test sample 1 is abraded, keeping the same coordinates using the guide conductor 4. The process of abrasion of the test sample 1 is carried out in a closed abrasive a drum-shaped medium 5 with a shaft 6, on which the test sample 1 was connected using the racks 7. Based on the measurement results, plots of normal pressures are constructed and after analysis they are selected dissolved composition surfacing materials and their application technology, in line with the desired operating life.

Использование заявленного способа обеспечивает значительное повышение точности измерения величин износа в разных участках исследуемого образца сложной геометрической формы, возможность исследования характера износа по эпюрам нормальных давлений, а так же значительно сокращает сроки проведения испытаний.Using the inventive method provides a significant increase in the accuracy of measuring wear values in different parts of the test specimen of complex geometric shape, the possibility of studying the nature of wear on the diagrams of normal pressures, and also significantly reduces the test time.

Claims (4)

1. Способ анализа износа, в котором на рабочую поверхность исследуемого образца наносят материал испытываемого покрытия и изнашивают его путем истирания, отличающийся тем, что перед изнашиванием путем истирания производят механическую полировку поверхности исследуемого образца, ее обезжиривают и обезвоживают, затем на нее напыляют слой лакокрасочного покрытия с пониженной износостойкостью и сканируют толщину слоя полученного покрытия магнитоиндукционным способом, измеряя тем самым толщину покрытия в разных точках поверхности детали, а после износа покрытия истиранием повторно сканируют толщину слоя покрытия в тех же самых точках и по полученной разнице в размерах оценивают величины действовавших в процессе истирания нормальных давлений в разных точках поверхности исследуемого образца.1. The method of analysis of wear, in which the material of the test coating is applied to the working surface of the test sample and wear it by abrasion, characterized in that before wearing by mechanical abrasion, the surface of the test sample is mechanically polished, degreased and dehydrated, then a layer of paint and varnish is sprayed onto it with reduced wear resistance and scan the thickness of the layer of the obtained coating by the magnetic induction method, thereby measuring the thickness of the coating at different points on the surface and, and after wear of the coating by abrasion, the thickness of the coating layer is re-scanned at the same points, and the values of the normal pressures acting at the time of abrasion at different points on the surface of the test sample are estimated from the obtained size difference. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одни и те же координаты точек измерения толщины слоя покрытия, производимые до и после истирания, устанавливают по направляющему кондуктору.2. The method according to p. 1, characterized in that the same coordinates of the points of measurement of the thickness of the coating layer produced before and after abrasion are set along the guide conductor. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изнашивание путем истирания исследуемого образца производят путем кругового перемещения исследуемого образца в замкнутой абразивной среде барабанной формы, при этом чередуя заглубление, нормированное движение исследуемого образца в абразивной среде и выглубление адекватно условиям реальной эксплуатации.3. The method according to p. 1, characterized in that the wear by abrasion of the test sample is carried out by circular movement of the test sample in a closed drum-shaped abrasive medium, while alternating deepening, normalized movement of the test sample in the abrasive medium and deepening are adequate to the conditions of actual use. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по результатам измерений строят эпюры нормальных давлений, действовавших при истирании на поверхности исследуемого образца в разных его точках, затем анализируют графические измерения эпюры и назначают технологии, а также выбирают состав наплавочных материалов для упрочнения, ориентируясь при этом на требуемый эксплуатационный ресурс.4. The method according to p. 1, characterized in that, based on the measurement results, plots of normal pressures that acted upon abrasion on the surface of the test sample at different points are constructed, then graphical measurements of the plot are analyzed and technologies are assigned, and the composition of the surfacing materials for hardening is selected, while focusing on the required operational resource.
RU2017139178A 2017-11-10 2017-11-10 Method of increasing accuracy of measuring wear rate RU2675668C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139178A RU2675668C1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Method of increasing accuracy of measuring wear rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139178A RU2675668C1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Method of increasing accuracy of measuring wear rate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2675668C1 true RU2675668C1 (en) 2018-12-21

Family

ID=64753590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017139178A RU2675668C1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Method of increasing accuracy of measuring wear rate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2675668C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716496C1 (en) * 2019-02-08 2020-03-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" Method of assessing material wear resistance

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1696965A1 (en) * 1989-08-07 1991-12-07 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Method for diagnosing friction pair
US20130174638A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-11 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Method of testing wear resistance of wire covering material
RU2644440C1 (en) * 2016-12-26 2018-02-12 Владимир Павлович Бирюков Method for determination of coating wear resistance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1696965A1 (en) * 1989-08-07 1991-12-07 Институт сверхтвердых материалов АН УССР Method for diagnosing friction pair
US20130174638A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-11 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Method of testing wear resistance of wire covering material
RU2644440C1 (en) * 2016-12-26 2018-02-12 Владимир Павлович Бирюков Method for determination of coating wear resistance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716496C1 (en) * 2019-02-08 2020-03-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" Method of assessing material wear resistance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102927933B (en) Method of measuring surface roughness by using confocal laser scanning microscope
RU2644440C1 (en) Method for determination of coating wear resistance
RU2675668C1 (en) Method of increasing accuracy of measuring wear rate
Garcia-Martin et al. Measurement of hardness increase for shot-peened austenitic TX304HB stainless steel tubes with electromagnetic Non-Destructive testing
Szala Application of computer image analysis software for determining incubation period of cavitation erosion–preliminary results
Le Roux et al. A methodology and new criteria to quantify the adhesive and abrasive wear damage on a die radius using white light profilometry
Perez et al. Combination of mechanical and optical profilometry techniques for concrete surface roughness characterisation
CA3004218C (en) X-ray based fatigue inspection of downhole component
Yeom et al. A study on evaluation method for micro defects on surface based on leaky Rayleigh wave
Raude et al. Advances in carbon steel weld inspection using tangential eddy current array
Jankauskas et al. Steel abrasive wear forecasting by wearing surfaces microgeometric parameters
Dobmann et al. Development and qualification of the Eddy-Current testing techniques “EC” and “EC+” in combination with Leeb-Hardness-Measurements for detection and verification of hardness spots on heavy steel plates
Scott et al. Method for quantifying percentage wood failure in block-shear specimens by a laser scanning profilometer
Stępień et al. The study on influence of the method of handling of measuring head on measurement results obtained with the use of a portable profilometer
Pau et al. Ultrasonic assessment of wheel—rail contact evolution exposed to artificially induced wear
Sharma Analysis of Non-destructive Testing for Improved Inspection and Maintenance Strategies
JP2019128161A (en) Analysis method, analysis program, and analysis apparatus
Dwivedi et al. Characterization of Engineered Surfaces
Błaszczyk et al. Investigations of reconstruction of passivation layer on stainless steel surface using AFM-based techniques
Dwivedi et al. Inspection and Testing of Weld Joint: Destructive Testing: Tensile, Bend, Hardness, Toughness, Fracture Toughness. Non-destructive Testing: Dye Penetrant, Magnetic Particle, Ultrasonic Testing
Algernon et al. NDT validation facility at the Florida Department of Transportation
Olmo et al. Experimental characterisation of fatigue crack growth based on the CTOD measured from crack tip displacement fields using DIC
RU2725902C1 (en) Method of determining hardness of composite heterogeneous materials
KR100610415B1 (en) Method for testing scratch resistance of painting film
Ignatovich et al. Assessment of the structural-deformation inhomogeneity of a thin surface layer of materials by the method of scratching

Legal Events

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

Effective date: 20201111