RU2716496C1 - Method of assessing material wear resistance - Google Patents
Method of assessing material wear resistance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716496C1 RU2716496C1 RU2019103567A RU2019103567A RU2716496C1 RU 2716496 C1 RU2716496 C1 RU 2716496C1 RU 2019103567 A RU2019103567 A RU 2019103567A RU 2019103567 A RU2019103567 A RU 2019103567A RU 2716496 C1 RU2716496 C1 RU 2716496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- samples
- coating
- wear
- group
- wear resistance
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
- G01N19/02—Measuring coefficient of friction between materials
-
- 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
Description
Изобретение относится к способам оценки массового износа при трибологических испытаниях различных материалов и касается преимущественно покрытий, слоев, включений и различных структур малой толщины (от единиц микрометров и менее) и может быть использовано как для оценки износостойкости тонких покрытий, так и для послойного изучения износостойкости переходных зон упрочненных материалов различной природы (металлы, композиционные материалы и т.д.). Способ также применим при оценке износа массивных материалов обладающих повышенной износостойкостью.The invention relates to methods for assessing mass wear during tribological testing of various materials and mainly concerns coatings, layers, inclusions and various structures of small thickness (from units of micrometers or less) and can be used both for assessing the wear resistance of thin coatings and for layer-by-layer study of transition wear resistance zones of hardened materials of various nature (metals, composite materials, etc.). The method is also applicable in assessing the wear of bulk materials with increased wear resistance.
Известно большое количество схем, способов и устройств, применяемых для изучения трибологических характеристик трибосопряжений и материалов контактирующей пары - износа, коэффициента трения и т.п.There are a large number of schemes, methods and devices used to study the tribological characteristics of tribological conjugates and materials of a contacting pair - wear, friction coefficient, etc.
При изучении износостойкости металлов и сплавов большое распространение получил способ испытаний на абразивное изнашивание, предложенный М.М. Хрущевым [Хрущев М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. - Москва: Наука, 1970. - 251 с.], согласно которому испытания проводятся путем истирания об абразивную поверхность (закрепленный абразив) монолитных образцов из испытуемого и эталонного материалов на равных путях трения с последующим сравнением износа по уменьшению длины образцов или по потере их массы:In the study of the wear resistance of metals and alloys, the abrasion test method proposed by M.M. Khrushchev [Khrushchev M. M., Babichev M. A. Abrasive wear. - Moscow: Nauka, 1970. - 251 pp.], According to which the tests are carried out by abrasion on the abrasive surface (fixed abrasive) of monolithic samples from the test and reference materials on equal friction paths, followed by a comparison of wear by reducing the length of the samples or by losing their mass :
где ε - относительная абразивная износостойкость материала или покрытия, отнесенная к стандартному (эталонному) материалу; Δmэ, Δmи - абсолютный износ эталонного и испытуемого материала по массе; dэ, dи - фактический диаметр эталонного и испытуемого образцов;where ε is the relative abrasion resistance of the material or coating, referred to the standard (reference) material; Δm e , Δm and - the absolute wear of the reference and test material by weight; d e , d and - the actual diameter of the reference and test samples;
Стандарт, основанный на этом способе [ГОСТ 17367-71. Металлы. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы], специально не оговаривает возможности испытания покрытий, хотя массивные покрытия (до нескольких мм) могут контролироваться им без существенной корректировки методики.A standard based on this method [GOST 17367-71. Metals The method of testing for abrasive wear during friction against fixed abrasive particles] does not specifically stipulate the possibility of testing coatings, although massive coatings (up to several mm) can be controlled by it without significant adjustment of the technique.
Основным недостатком этого способа является невозможность проведения испытаний на покрытиях малой толщины - 0.1 мм и менее. Это связано с тем, что для тонких покрытий, когда процесс изнашивания относительно скоротечен величина износа образца нередко превышает толщину покрытия и расчетная зависимость (1), приведенная в [ГОСТ 17367-71. Металлы. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы] теряет физический смысл.The main disadvantage of this method is the impossibility of testing on coatings of small thickness - 0.1 mm or less. This is due to the fact that for thin coatings, when the wear process is relatively short-lived, the amount of wear of the sample often exceeds the thickness of the coating and the calculated dependence (1) given in [GOST 17367-71. Metals The test method for abrasion by friction against fixed abrasive particles] loses its physical meaning.
Таким образом прямой перенос стандартной методики на изнашивание тонких покрытий невозможен из-за сложности фиксации момента полного истирания покрытия.Thus, a direct transfer of the standard methodology to wear thin coatings is impossible due to the difficulty of fixing the moment of complete abrasion of the coating.
Известен также «Способ испытания покрытий на абразивное изнашивание» [Авторское свидетельство СССР, №1377669, G01N 3/56 // Тарасов В.В., Бурнышев И.Н., Махнев Е.С. - Бюл. №8 от 29.02.1988.]. Здесь, в отличие от стандартного, испытуемое покрытие наносится на образец, изготовленный из эталонного материала. Кроме того, в испытании учтено, что изнашивание покрытия и эталонного материала могут проводиться на разных путях трения. Изнашивание при этом ведется с гарантированным превышением толщины покрытия, после чего испытанию подвергается материал эталона. Расчет относительной износостойкости покрытия ε по отношению к эталону ведется по зависимостиAlso known is the "Method of testing coatings for abrasive wear" [USSR Author's Certificate, No. 1377669, G01N 3/56 // Tarasov VV, Burnyshev IN, Makhnev ES - Bull. No. 8 dated 02.29.1988.]. Here, unlike the standard, the test coating is applied to a sample made from a reference material. In addition, the test took into account that the wear of the coating and the reference material can be carried out on different friction paths. In this case, wear is carried out with a guaranteed excess of the coating thickness, after which the reference material is tested. The calculation of the relative wear resistance of the coating ε in relation to the standard is carried out according to
где S1 и S2 - пути трения при изнашивании покрытия и материала основы (эталонного материала) соответственно, мм;where S 1 and S 2 are the friction paths during wear of the coating and the base material (reference material), respectively, mm;
m0, m1 и m2 - массы образцов после приработки материала основы (эталона) перед нанесением покрытия, после изнашивания испытуемого покрытия и после изнашивания материала основы соответственно, г;m 0 , m 1 and m 2 are the masses of samples after running-in of the base material (standard) before coating, after wear of the test coating and after wear of the base material, respectively, g;
mn - масса материала покрытия после приработки, г.m n - mass of coating material after running-in, g.
ρn, ρэ - плотности эталонного материала и испытуемого покрытия соответственно.ρ n , ρ e are the densities of the reference material and the test coating, respectively.
Однако этот способ также имеет недостаток, который накладывает ГОСТ 173647-71. Использование образцов диаметром 2 мм для покрытий толщиной слоя от 12 до 30 мкм и плотностью от 6 до 13 г/см3 могут быть измерены с достаточной точностью на весах второго класса точности с погрешностью 0,5 мг. Однако целый ряд гальванических покрытий не попадает в указанный диапазон. В связи с этим, возникают ситуации, когда масса покрытия сопоставима с погрешностью измерения весов, что делает невозможным определение износостойкости с достаточной точностью.However, this method also has the disadvantage that GOST 173647-71 imposes. The use of samples with a diameter of 2 mm for coatings with a layer thickness of 12 to 30 μm and a density of 6 to 13 g / cm 3 can be measured with sufficient accuracy on a second-class balance with an accuracy of 0.5 mg. However, a number of galvanic coatings do not fall into this range. In this regard, situations arise when the coating mass is comparable with the measurement error of the weights, which makes it impossible to determine the wear resistance with sufficient accuracy.
Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности признаков является «Способ оценки относительной износостойкости материала» [Патент РФ, №2315284, G01N 19/02 // Тарасов В.В., Чуркин А.В., Черепанов И.С., Лоханина С.Ю. - Бюл. №2 от 20.01.2008], согласно которому при оценке относительной износостойкости используют два идентичных образца, причем один из них непосредственно подвергается изнашиванию, а другой служит для определения толщины упрочненного слоя и собственно в испытаниях на изнашивание не участвует. Контролируемым параметром в обоих случаях являются линейные размеры.Closest to the proposed method for the totality of features is the "Method of assessing the relative wear resistance of the material" [RF Patent, No. 2315284, G01N 19/02 // Tarasov V.V., Churkin A.V., Cherepanov I.S., Lohanina S. YU. - Bull. No. 2 dated January 20, 2008], according to which, when assessing the relative wear resistance, two identical samples are used, one of which is directly subjected to wear, and the other serves to determine the thickness of the hardened layer and does not actually participate in wear tests. The controlled parameter in both cases is the linear dimensions.
Недостатком вышеуказанных способов является малая производительность при исследовании материалов с высокой твердостью (например, типа твердых сплавов). Так, при низких нагрузках (до 3-5Н) во время испытаний для получения заметных величин износа требуется значительное время.The disadvantage of the above methods is low productivity in the study of materials with high hardness (for example, type of hard alloys). So, at low loads (up to 3-5N) during testing, considerable time is required to obtain noticeable values of wear.
Кроме того, для получения точных значений величины износа необходимо применение оборудования высокой точности как при контроле линейных размеров, так и при измерениях массовых значений износа.In addition, to obtain accurate values of the amount of wear, it is necessary to use high precision equipment both for monitoring linear dimensions and for measuring mass values of wear.
Это существенно ограничивает возможности этих способов особенно при оценке износостойкости тонких покрытий и поверхностных структур.This significantly limits the possibilities of these methods, especially when assessing the wear resistance of thin coatings and surface structures.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа и повышение точности измерения износостойкости материала тонких покрытий и структур малой толщины.The task of the invention is to expand the functionality of the method and improve the accuracy of measuring the wear resistance of the material of thin coatings and structures of small thickness.
Задача решается за счет того, что в способе оценки износостойкости материала, включающем использование группы не менее, чем из двух идентичных образцов с нанесенным покрытием, один из которых изнашивают на глубину, превышающую толщину покрытия с измерением параметров образца до и после испытаний. Особенность состоит в том, что испытанию подвергаются все образцы группы, у которых производят одновременное измерение массы до испытаний, затем осуществляют последовательное раздельное изнашивание образцов в идентичных условиях и повторяют одновременное взвешивание образцов группы, а величину относительной износостойкости материала покрытия определяют из выражения:The problem is solved due to the fact that in the method for assessing the wear resistance of a material, which involves the use of a group of at least two identical coated samples, one of which is worn to a depth exceeding the thickness of the coating by measuring the parameters of the sample before and after the tests. The peculiarity lies in the fact that all samples of the group are tested, for which the mass is measured simultaneously before testing, then the samples are sequentially separately worn under identical conditions and the group samples are weighed simultaneously, and the relative wear resistance of the coating material is determined from the expression:
где S1 и S2 - пути трения при изнашивании покрытия и материала основы соответственно, мм;where S 1 and S 2 are the friction paths during wear of the coating and base material, respectively, mm;
М0, М1 и М2 - суммарные массы образцов после приработки материала основы перед нанесением покрытия, после изнашивания испытуемого покрытия и после изнашивания материала основы соответственно, г;M 0 , M 1 and M 2 - the total mass of the samples after running-in of the base material before coating, after wear of the test coating and after wear of the base material, respectively, g;
mn - суммарная масса нанесенного (испытуемого) покрытия, г.m n is the total mass of the applied (test) coating, g
Кроме того, требуется уточнение количества испытуемых образцов N в группе, которое позволяет достигнуть необходимой точности измерений износа, определяемое из выражения:In addition, it requires clarification of the number of test samples N in the group, which allows to achieve the required accuracy of wear measurements, determined from the expression:
где hn, ρn - толщина и плотность материала испытуемого покрытия;where h n , ρ n is the thickness and density of the material of the test coating;
Аед - рабочая площадь единичного образца группы;And u - the working area of a single sample of the group;
Δmси - погрешность взвешивания (назначается по паспорту применяемого средства измерения).Δm si - weighing error (assigned according to the passport of the measuring instrument used).
Способ реализуется следующим образом:The method is implemented as follows:
1. Определяют количество образцов N в партии (группе).1. Determine the number of samples N in the batch (group).
2. Формируют партию идентичных образцов N (одинаковой формы и размеров, изготовленных по единой технологии из одного эталонного материала).2. Form a batch of identical samples N (of the same shape and size, made according to the same technology from one reference material).
3. Прирабатывают рабочие поверхности всех образцов.3. Run in the working surfaces of all samples.
4. Производят одновременное взвешивание всей партии приработанных образцов и определяют ее суммарную исходную массу М0 до нанесения покрытия.4. Simultaneously weigh the entire batch of run-in samples and determine its total initial mass M 0 before coating.
5. Последовательно по заданной технологии наносят испытуемое покрытие на рабочую поверхность каждого из образцов партии. В допустимых случаях, исходя из технологических условий нанесение покрытия может производиться одновременно.5. Consistently according to the given technology, the test coating is applied to the working surface of each of the batch samples. In acceptable cases, based on the technological conditions, the coating can be carried out simultaneously.
5а*. Прирабатывают поверхность нанесенного покрытия на всех образцах партии. Операция может исключена в том случае, когда толщина нанесенного покрытия соизмерима с шероховатостью рабочей поверхности образцов в партии. Обычно это касается тонких покрытий (менее 2-3 мкм).5a *. Break in the surface of the coating on all samples of the party. The operation can be excluded in the case when the thickness of the applied coating is commensurate with the roughness of the working surface of the samples in the batch. This usually applies to thin coatings (less than 2-3 microns).
6. Производят одновременное взвешивание всей партии образцов и определяют ее массу после нанесения покрытия6. Simultaneously weigh the entire batch of samples and determine its mass after coating
M0n=М0+mn.M 0n = M 0 + m n .
7. Определяют (рассчитывают) суммарную массу нанесенного покрытия:7. Determine (calculate) the total weight of the applied coating:
mn=M0n-М0 m n = M 0n -M 0
8. Последовательно и раздельно производят изнашивание каждого из образцов партии при заданных режимах (сила нагружения образца, скорости его перемещения по изнашивающей поверхности (поступательная и вращательная), температура, влажность, среда испытаний и т.п. по необходимости). Изнашивание реализуют с превышением толщины нанесенного (тестируемого) покрытия.8. Sequentially and separately, wear each of the batch samples under specified conditions (loading force of the sample, its speed of movement on the wearing surface (translational and rotational), temperature, humidity, test environment, etc., if necessary). Wear is realized in excess of the thickness of the applied (tested) coating.
9. Производят одновременное взвешивание всей партии изношенных образцов и определяют ее суммарную массу после испытаний - M1.9. Produce simultaneous weighing of the entire batch of worn samples and determine its total mass after testing - M 1 .
10. Последовательно и раздельно изнашивают материал основы каждого образца. Измеряют суммарную массу всех образцов после истирания материала основы - М2.10. Consistently and separately wear the base material of each sample. Measure the total mass of all samples after abrasion of the base material - M 2 .
11. Рассчитывают относительную износостойкость материала покрытия по формуле:11. Calculate the relative wear resistance of the coating material according to the formula:
где S1 и S2 - пути трения при изнашивании покрытия и материала основы соответственно, мм;where S 1 and S 2 are the friction paths during wear of the coating and base material, respectively, mm;
М0, M1 и М2 - суммарные массы образцов после приработки материала основы перед нанесением покрытия, после изнашивания испытуемого покрытия и после изнашивания материала основы соответственно, г;M 0 , M 1 and M 2 - the total mass of the samples after running in of the base material before coating, after wear of the test coating and after wear of the base material, respectively, g;
mn - суммарная масса нанесенного (испытуемого) покрытия, г.m n is the total mass of the applied (test) coating, g
Для реализации предлагаемого способа и расчета количества образцов для испытуемой партии N предварительно рассчитывают суммарную площадь всех образцов группы AN, исходя из следующих исходных данных:To implement the proposed method and calculate the number of samples for the test batch N, the total area of all samples of group A N is preliminarily calculated based on the following initial data:
из априорных данных - ориентировочно толщина наносимого (испытуемого) покрытия - hn. Устанавливается (рассчитывается) исходя из опыта работы на технологическом оборудовании с учетом известных режимов обработки.from a priori data - approximately the thickness of the applied (test) coating - h n . It is established (calculated) on the basis of work experience on technological equipment taking into account the known processing modes.
Таким же образом принимается (выбирается) плотность материала покрытия ρn, наносимого на рабочую поверхность каждого образца группы - она задается на основе технологических режимов нанесения покрытий. При этом принимается минимальная величина из предполагаемого набора значений.In the same way, the density of the coating material ρ n applied to the working surface of each sample of the group is accepted (selected) - it is set based on the technological modes of coating. In this case, the minimum value from the proposed set of values is taken.
Очевидно, что погрешность средства измерения массы партии образцов Δmси должна быть пренебрежимо мала (незначима) по сравнению с измеряемыми величинами, т.е. ее значение не должно превышать 1/3 от разности значений потери суммарной массы образцов на любом этапе испытания согласно метрологическим нормативам [ГОСТ Р 8.736-2011 ГСИ. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. - М.: Стандартинформ, 2013].Obviously, the error of the means for measuring the mass of the batch of samples Δm si should be negligible (insignificant) in comparison with the measured values, i.e. its value should not exceed 1/3 of the difference in the values of the loss of the total mass of samples at any stage of the test according to metrological standards [GOST R 8.736-2011 GSI. Direct multiple measurements. Methods for processing measurement results. The main provisions. - M .: Standartinform, 2013].
Таким образом, исходя из выше сказанного, погрешность средства измерения Δmси на этапе измерения толщины покрытия может быть выражена следующим неравенством:Thus, based on the foregoing, the error of the measuring instrument Δm si at the stage of measuring the coating thickness can be expressed by the following inequality:
где AN - суммарная рабочая площадь всех образцов группы N;where A N is the total working area of all samples of group N;
hn - предполагаемая толщина испытуемого покрытия в партии;h n is the estimated thickness of the test coating in the party;
ρn - плотность материала покрытия;ρ n is the density of the coating material;
Правая часть неравенства (3) представляет собой массу испытуемого материала, нанесенного на образцы из эталонного материала. Левая часть - минимальную чувствительность (точность) средства измерения (аналитических весов) для корректного измерения указанной массы.The right-hand side of inequality (3) is the mass of the test material deposited on the samples from the reference material. The left part is the minimum sensitivity (accuracy) of the measuring instrument (analytical balance) for the correct measurement of the indicated mass.
Для оценки величины единичного образца Аед=AN/N, перепишем (3) в видеTo estimate the value of a single sample A ed = A N / N, we rewrite (3) in the form
Для проведения испытаний по предлагаемому способу необходимо сформировать группу идентичных образцов, количеством N, геометрические характеристики которых определяются с учетом конструктивных параметров экспериментальной установки (машины трения), исходя из размеров базовых элементов и установочных приспособлений.To conduct tests according to the proposed method, it is necessary to form a group of identical samples, the number of N, the geometric characteristics of which are determined taking into account the design parameters of the experimental setup (friction machine), based on the dimensions of the basic elements and installation devices.
Важным фактором выбора формы и размеров образцов является технология их изготовления и способ нанесения испытуемого покрытия, которые могут накладывать дополнительные ограничения на геометрию образцов.An important factor in choosing the shape and size of samples is the technology of their manufacture and the method of applying the test coating, which may impose additional restrictions on the geometry of the samples.
Определяющим моментом подготовки испытаний будет обеспечение воспроизводимых режимов обработки, обеспечивающих идентичность параметров наносимого покрытия на всех образцах группы. В некоторых случаях технологически допускается одновременное нанесение покрытий для всей партии образцов (например, гальваническое осаждение покрытий и т.п.).The defining moment of the test preparation will be the provision of reproducible processing regimes ensuring the identity of the parameters of the applied coating on all samples of the group. In some cases, simultaneous coating for the entire batch of samples is technologically allowed (for example, galvanic deposition of coatings, etc.).
Выбрав размеры и форму единичного образца и зная его рабочую площадь (Аед) можно рассчитать общее количество образцов N в группе:By choosing the size and shape of a single sample and knowing its working area (A unit ), we can calculate the total number of samples N in the group:
Очевидно, что полученная из (3) величина N округляется до ближайшего большего целого числа. Таким образом, могут быть рассчитаны все конструктивно-технологические и метрологические параметры проведения испытаний по предлагаемому способу оценки массового износа материала.Obviously, the value N obtained from (3) is rounded to the nearest larger integer. Thus, all structural, technological and metrological parameters of the tests can be calculated by the proposed method for assessing the mass wear of the material.
Пример конкретного выполнения способа:An example of a specific implementation of the method:
Материал эталонных образцов - сталь 45. Шероховатость поверхности не выше 1,2 мкм по Ra, размеры образцов после приработки ∅3×16 мм.The material of the reference samples is steel 45. The surface roughness is not higher than 1.2 μm in Ra, the dimensions of the samples after running-in ∅3 × 16 mm.
Измерения массы образцов на различных этапах испытаний проводились с точностью до 0,5 мг (Δmси=0,0005 г) на весах лабораторных ВЛ-210 специального класса точности. В процессе испытаний оценивалась износостойкость никелевого покрытия, нанесенного электроосаждением из раствора сульфата никеля (с концентрацией 250 г/дм3), в присутствии хлорида натрия (С=15 г/дм3) и борной кислоты в количестве 32 г/дм3 для создания кислотности среды равной 5,20 единиц рН, при температуре 40°C и плотности тока 2,0 А/дм2.The mass measurements of the samples at various stages of the tests were carried out with an accuracy of 0.5 mg (Δm si = 0.0005 g) on a laboratory balance VL-210 with a special accuracy class. During the tests, the wear resistance of the nickel coating deposited by electrodeposition from a solution of nickel sulfate (with a concentration of 250 g / dm 3 ) in the presence of sodium chloride (C = 15 g / dm 3 ) and boric acid in an amount of 32 g / dm 3 was evaluated to create acidity medium equal to 5.20 pH units, at a temperature of 40 ° C and a current density of 2.0 A / dm 2 .
1. Определялось минимальное количество испытуемых образцов исходя из неравенства (5).1. The minimum number of test samples was determined based on inequality (5).
N≥3Δmси/Аед hn ρn,N≥3Δm si / A unit h n ρ n ,
где Where
Испытуемое покрытие - никель hn=0,012 мм (12 мкм), плотность которого справочным данным составляет ρn=0,0089 г/мм3. После подстановки в (3) получили N≥1,98.The test coating is Nickel h n = 0,012 mm (12 μm), the density of which reference data is ρ n = 0,0089 g / mm 3 . After substitution in (3), N≥1.98 was obtained.
Поэтому для испытаний были подготовлены 2 образца из стали 45 (ρэ=0,0078 г/мм3) с указанными выше характеристиками.Therefore, for testing, 2 samples were prepared from steel 45 (ρ e = 0.0078 g / mm 3 ) with the above characteristics.
2. Далее проводилась приработка образцов.2. Next was run-in samples.
3. Определялась суммарная масса двух, подготовленных к нанесению покрытия, которая составила М0=1,2764 г.3. The total mass of two prepared for coating was determined, which was M 0 = 1.2764 g.
4. На торцевые поверхности образцов наносилось никелевое покрытие с последующей приработкой. Завершение приработки оценивалось визуально на оптическом микроскопе МБС - 1 (×50) по равному блеску поверхности при исчезновении следов предварительной обработки.4. A nickel coating was applied to the end surfaces of the samples, followed by running-in. The completion of the running-in was evaluated visually on an MBS - 1 optical microscope (× 50) by the equal surface gloss when traces of pretreatment disappeared.
5. После нанесения и повторной приработки поверхности покрытия производилось измерение общей массы двух образцов M0n=1,2969 г. Далее по результатам взвешивания вычислялась масса покрытия mn=M0n-М0=(1,2969-1,2764) г=0,0205 г.5. After application and re-running-in of the coating surface, the total mass of the two samples was measured M 0n = 1.2969 g. Then, based on the weighing results, the coating mass m n = M 0n -M 0 = (1.2969-1.2764) g = 0.0205 g.
6. Последовательно и раздельно производили изнашивание каждого образца на машине трения SRV-III по схеме диск - (с абразивной шкуркой К180) - палец. Испытания проводились при трении торца цилиндрического образца (пальца) по поверхности абразивной шкурки по спирали Архимеда в направлении от центра к периферии; радиальная подача образцов на каждый оборот диска равна диаметру образцов исследуемого материала (изнашивание по свежему следу); скорость вращения абразивного круга постоянна на протяжении всего испытания и равна 60 об/мин; испытания проводились при статической нагрузке 4 Н (относительная погрешность нагрузки не превышала ±1%); изнашивание испытуемых образцов проводились на одном и том же листе абразивной шкурки (из одного рулона); каждый подготовленный круг абразивной шкурки использовался только 1 раз; после проведения испытаний образцы подвергали вакуумной очистке в течение 5 минут (для удаления с торцевой поверхности продуктов изнашивания и абразивных частиц).6. Sequentially and separately, each sample was worn on a friction machine SRV-III according to the disk - (with abrasive sandpaper K180) - finger pattern. The tests were carried out by friction of the end face of a cylindrical specimen (finger) on the surface of the abrasive skin in a spiral of Archimedes in the direction from the center to the periphery; radial supply of samples for each revolution of the disk is equal to the diameter of the samples of the studied material (wear on a fresh trace); the rotation speed of the abrasive wheel is constant throughout the test and is 60 rpm; tests were carried out at a static load of 4 N (the relative error of the load did not exceed ± 1%); wear of the test samples was carried out on the same sheet of abrasive skin (from one roll); each prepared circle of abrasive skin was used only 1 time; after testing, the samples were vacuum cleaned for 5 minutes (to remove wear products and abrasive particles from the end surface).
7. После истирания покрытия и части эталонных образцов на пути трения S1=1300 мм производилось измерение их суммарной массы M1=1,2848 г.7. After abrasion of the coating and part of the reference samples on the friction path S 1 = 1300 mm, their total mass M 1 = 1.2848 g was measured.
8. Затем испытание было продолжено на контрольной части эталонных образцов с последующим измерением М2=1,2753 г, после прохождения пути трения S2=1300 мм.8. Then the test was continued on the control part of the reference samples with the subsequent measurement of M 2 = 1.2753 g, after passing the friction path S 2 = 1300 mm
9. Подставив измеренные величины в формулу (2) для расчета относительной износостойкости материала покрытия и сократив длину пути (так как S1=S2), получили относительную износостойкость никелевого покрытия равную:9. Substituting the measured values in formula (2) to calculate the relative wear resistance of the coating material and reducing the path length (since S 1 = S 2 ), we obtained the relative wear resistance of the nickel coating equal to:
где ε - относительная износостойкость покрытия;where ε is the relative wear resistance of the coating;
mп - масса материала покрытия, г;m p - mass of coating material, g;
S1, S2 - пути трения при изнашивании материала покрытия и эталонного материала, соответственно, мм;S 1 , S 2 - friction paths during wear of the coating material and the reference material, respectively, mm;
ρэ/ρn - плотности эталонного материала и материала испытуемого покрытия, соответственно, г/мм3.ρ e / ρ n - the density of the reference material and the material of the test coating, respectively, g / mm 3 .
Расчет значения систематической составляющей погрешности величины износостойкости никелевого покрытия относительно стали 45 при экспериментальном установлении плотности испытуемого образца и покрытия осуществляется по формуле (2) как погрешность косвенных определений:The calculation of the value of the systematic component of the error in the magnitude of the wear resistance of the nickel coating relative to steel 45 during the experimental determination of the density of the test sample and coating is carried out according to formula (2) as the error of indirect determinations:
Если величины ρэ, ρn являются табличными значениями, то погрешность результата от них не зависит, и последний член суммы подкоренного выражения принимается равным нулю. В этом случае выражение (2) принимает следующий вид:If the values ρ e , ρ n are tabular values, then the error of the result does not depend on them, and the last member of the sum of the radical expression is taken equal to zero. In this case, expression (2) takes the following form:
При расчете систематической составляющей погрешности в случае оценки масс одного образца на всех этапах испытания получаем ее значение равное 25% отн.When calculating the systematic component of the error in the case of estimating the masses of one sample at all stages of the test, we obtain its value equal to 25% rel.
В случае применения двух образцов, значение систематической составляющей равно:In the case of using two samples, the value of the systematic component is equal to:
Что в относительных процентах составляет:Which in relative percentages is:
Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить функциональные возможности определения относительной износостойкости материала применительно к тонким покрытиям за счет «увеличения суммарной изнашиваемой площади» образца, что позволяет проводить испытания без использования дорогостоящих высокоточных измерительных средств при одновременном повышении точности измерения.Thus, the proposed method allows you to expand the functionality of determining the relative wear resistance of the material with respect to thin coatings by "increasing the total wear area" of the sample, which allows testing without the use of expensive high-precision measuring tools while improving measurement accuracy.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019103567A RU2716496C1 (en) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | Method of assessing material wear resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019103567A RU2716496C1 (en) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | Method of assessing material wear resistance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2716496C1 true RU2716496C1 (en) | 2020-03-12 |
Family
ID=69898738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019103567A RU2716496C1 (en) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | Method of assessing material wear resistance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2716496C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114491832A (en) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 徐州圣邦机械有限公司 | Reliability improving method for high-pressure internal gear pump |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2200311C2 (en) * | 2000-08-11 | 2003-03-10 | Оренбургский государственный университет | Procedure establishing relative wear resistance of materials in process of abrasive wear |
| RU2315284C1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-01-20 | Институт прикладной механики УрО РАН | Mode of evaluation of relative durability of material |
| RU2526223C2 (en) * | 2012-12-17 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Method to assess wear resistance of polymer composite materials |
| KR20150012377A (en) * | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 한국산업기술시험원 | Durability test method of hard coatings by using pulsed laser |
| RU2644440C1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-02-12 | Владимир Павлович Бирюков | Method for determination of coating wear resistance |
| RU2663695C2 (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Method and device for immediate assessment of wear-resistance of polymer and elastomeric materials by rubbing against road surface |
| RU2675668C1 (en) * | 2017-11-10 | 2018-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Method of increasing accuracy of measuring wear rate |
-
2019
- 2019-02-08 RU RU2019103567A patent/RU2716496C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2200311C2 (en) * | 2000-08-11 | 2003-03-10 | Оренбургский государственный университет | Procedure establishing relative wear resistance of materials in process of abrasive wear |
| RU2315284C1 (en) * | 2006-09-18 | 2008-01-20 | Институт прикладной механики УрО РАН | Mode of evaluation of relative durability of material |
| RU2526223C2 (en) * | 2012-12-17 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Method to assess wear resistance of polymer composite materials |
| KR20150012377A (en) * | 2013-07-25 | 2015-02-04 | 한국산업기술시험원 | Durability test method of hard coatings by using pulsed laser |
| RU2644440C1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-02-12 | Владимир Павлович Бирюков | Method for determination of coating wear resistance |
| RU2663695C2 (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа Сибирского отделения Российской академии наук | Method and device for immediate assessment of wear-resistance of polymer and elastomeric materials by rubbing against road surface |
| RU2675668C1 (en) * | 2017-11-10 | 2018-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Method of increasing accuracy of measuring wear rate |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114491832A (en) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 徐州圣邦机械有限公司 | Reliability improving method for high-pressure internal gear pump |
| CN114491832B (en) * | 2021-12-27 | 2023-12-01 | 徐州圣邦机械有限公司 | Reliability improving method of high-pressure internal gear pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rutherford et al. | A micro-abrasive wear test, with particular application to coated systems | |
| Vander Voort | Microindentation hardness testing | |
| Petrík et al. | The influence of the load on the hardness | |
| KR20110124574A (en) | Method for estimating residual stress of material | |
| Klötzer et al. | Identification of viscoplastic material parameters from spherical indentation data: Part II. Experimental validation of the method | |
| RU2716496C1 (en) | Method of assessing material wear resistance | |
| RU2644440C1 (en) | Method for determination of coating wear resistance | |
| Suslov et al. | The interrelation of the surface subroughness of martensitic steels with their granularity the quality of mechanical processing | |
| Konovalenko et al. | On the estimation of strength properties of porous ceramic coatings | |
| Sedighi et al. | Effect of peak positioning method on accuracy of X-Ray diffraction residual stress measurement | |
| Obelode et al. | Residual stress analysis on thick film systems by the incremental hole-drilling method–simulation and experimental results | |
| RU2315284C1 (en) | Mode of evaluation of relative durability of material | |
| SU1670591A1 (en) | Method of determining product coating plasticity | |
| Petrík et al. | The automatic testers in microhardness measurement and ISE effect | |
| Petrík et al. | The indentation size effect (ISE) and the speed of the indenter penetration into test piece | |
| RU2303773C1 (en) | Method of determining durability of coatings | |
| RU2373520C1 (en) | Method of evaluation of relative wear resistance of materials | |
| Ignatovich et al. | Material surface layer damage estimation for cyclic loading conditions using the nanoindenting and nanoscratching techniques | |
| Petrík et al. | Variability of indentation size effect (ISE) of standard reference block | |
| RU2222801C1 (en) | Technique establishing hardness of coat | |
| Mahmoudi et al. | Spherical Indentation, Part II: Experimental Validation for Measuring Equibiaxial Residual Stresses | |
| Storchak | Mechanical Characteristics Generation in the Workpiece Subsurface Layers through Cutting. Crystals 2023, 13, 761 | |
| RU2231040C2 (en) | Microhardness estimation method | |
| RU2725902C1 (en) | Method of determining hardness of composite heterogeneous materials | |
| Mykola et al. | MONITORING THE QUALITY OF THE SURFACE LAYER OF PARTS RESTORED BY VARIOUS HARDENING METHODS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210209 |