Степень износа: Коэффициент износа основных средств. Формула, пример расчёта

alexxlab | 03.12.2019 | 0 | Разное

Содержание

Как оценивается степень износа элементов тормозной системы?

Износ деталей тормозного механизма приводит любой автомобиль в нерабочее состояние. Во время движения транспортного средства элементы истираются из-за некорректного пользования автомобилем, работы при высоких температурах и контакта с соседними деталями системы. Поэтому периодически требуется замена тормозных дисков и колодок, цена на которые не так высока.

Самостоятельная оценка

Каждая фирма-производитель устанавливает минимально допустимое значение толщины деталей. После его достижения пользоваться транспортным средством запрещено. Параметры можно найти в сервисной книге по обслуживанию машины.

Вначале необходимо приподнять машину домкратом или установить ее на смотровую яму. Далее необходимо снять колеса и проверить тормозные колодки. Это можно сделать визуально, через окошко суппорта. Однако, если возникают сомнения, то лучше использовать для замера специальный инструмент (чаще всего, штангенциркуль). При необходимости, детали обязательно нужно заменить.

После этого можно приступить к оценке степени износа тормозных дисков. Для того чтобы они стали полностью доступными для осмотра, нужно снять колодки и откинуть суппорт. Проверить, насколько изношены детали, можно несколькими способами:

Проверить контрольные метки. Многие современные модели автомобилей имеют на дисках дополнительные проточки. Это так называемые индикаторы износа. Если в области контакта колодки и диска проточки уже нет, то деталь подлежит замене.
Измерить толщину штангенциркулем. При этом ориентироваться нужно на параметры, указанные в документации к транспортному средству.
Произвести визуальный осмотр. На дисках не должно быть глубоких трещин и борозд, крупных сколов. При наличии серьезных механических повреждениях диски необходимо сразу же заменить. Однако борозды, глубина которых составляет менее 1 мм, можно просто обработать на токарном станке.

Конечно, доверить оценку степени износа элементов тормозной системы лучше специалистам. Сотрудники нашей компании не только произведут все замеры, но и, при необходимости, смогут установить новые детали, произвести замену масла для “Ниссан Теана” и других марок автомобилей и т. д.

Износ основных фондов и кредитование в регионах

Данные, опубликованные Росстатом 23 сентября, показывают, что износ основных фондов в России сократился с 47,3% в 2016 г. до 46,6% в 2017 (на 0,7 п.п). Однако уровень износа остается выше, чем в начале кризиса 2008-2009 гг., когда он составлял 45,3%. Более того, в трех регионах в прошлом году он уже превысил 60%: в Республике Крым (69,2%), в Ханты-Мансийском автономном округе (68,1%) и в Пермском крае (63,5%).

Рост износа основных фондов в подавляющем числе регионов сопровождается отставанием в сфере кредитования и инвестиций

Практически во всех регионах, где износ основных фондов в 2018 г. вырос по сравнению с уровнем 2009 г., отношение накопленной задолженности по кредитам юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям к ВРП отстает от среднероссийского уровня (см. таблицу).

Если в среднем по России объем накопленной задолженности к совокупному ВРП составляет 43,0%, то в Сахалинской области, Ненецком АО, Ханты-Мансийском АО и Республике Северная Осетия-Алания этот показатель составляет менее 10%. При этом первые два региона являются и лидерами по росту износа основных фондов – в Ненецком АО он вырос с 21,6% в 2009 г. до 50,4% в 2018 г., в Сахалинской области – с 22,8% до 55,0%.

Практически все регионы с растущим износом основных фондов отстают и по темпам роста накопленной задолженности по кредитам у юридических лиц и индивидуальных предпринимателей. Более того, в Ненецком АО, Республике Северная Осетия-Алания и Чувашской Республике она даже снизилась на 1 января 2019 г. по сравнению с 1 января 2010 г.

Низкие темпы роста кредитования стали одной из причин неспособности многих регионов восстановить объем инвестиций в основной капитал до докризисного уровня 2008 г., чем во многом и вызван рост износа основных фондов. Наибольшее падение инвестиций в основной капитал в 2018 г. по сравнению с 2008 г. произошло в Томской обл. (на 46,6%), в Чувашской Республике (на 44,2%) и в Ивановской области (на 43,2%).

Источник: Росстат

ЕМИСС

Единая межведомственная информационно-статистическая система (ЕМИСС) разрабатывалась в рамках реализации федеральной целевой программы «Развитие государственной статистики России в 2007-2011 годах».

Целью создания Системы является обеспечение доступа с использованием сети Интернет государственных органов, органов местного самоуправления, юридических и физических лиц к официальной статистической информации, включая метаданные, формируемой в соответствии с федеральным планом статистических работ.

ЕМИСС представляет собой государственный информационный ресурс, объединяющий официальные государственные информационные статистические ресурсы, формируемые субъектами официального статистического учета в рамках реализации федерального плана статистических работ.

Доступ к официальной статистической информации, включенной в состав статистических ресурсов, входящих в межведомственную систему, осуществляется на безвозмездной и недискриминационной основе.

Система введена в эксплуатацию совместным приказом Минкомсвязи России и Росстата от 16 ноября 2011 года
№318/461.

Координатором ЕМИСС является Федеральная служба государственной статистики.

Оператором ЕМИСС является Министерство связи и массовых коммуникаций РФ».

Контактная информация

В случае возникновения проблем при работе с системой пишите нам:
[email protected]
или звоните:

ЕМИСС

Система введена в эксплуатацию совместным приказом Минкомсвязи России и Росстата от 16 ноября 2011 года

№318/461.

Координатором ЕМИСС является Федеральная служба государственной статистики.

Оператором ЕМИСС является Министерство связи и массовых коммуникаций РФ».

Контактная информация

В случае возникновения проблем при работе с системой пишите нам:
[email protected]
или звоните:

Степень износа изделий — Ариэль — Бережная химчистка

№	Проставляемый при приеме изделия процент	Основные признаки, по которым определяется процент износа принимаемого в чистку изделия
1	Износ 10 %	Устанавливается для изделий, не бывших в употреблении, не имеющих фабричных дефектов и нарушений в отделке, изделия могут иметь незначительное запыление вследствие хранения.
2	Износ 30 %	Устанавливается для малоношенных изделий, с незначительными загрязнениями, не имеющих выгора, не подвергавшимся химической чистке, не имеющих повреждений кожевой ткани, не имеющих дефектов (пороков) кожи и меха.
3	Износ 40 %	То же по п.2 — отдельные участки покрытия имеют небольшие вытертости, мелкие трещины, пятна.
4	Износ 50 %	Устанавливается для ношеных изделий со слабым выгором, потертых, имеющих незначительные дефекты, не имеющих повреждений кожевой ткани.
5	Износ 60 %	То же по п.4 — отдельные участки покрытия осыпаны, имеются участки с трещинами на пленочном покрытии.
6	Износ 75 %	Устанавливается для сильно поношенных, но пригодных к эксплуатации, сильно загрязненных, выгоревших, вытертых, поврежденных молью, с порывами и штопками, испорченных самостоятельной чисткой в домашних условиях, имеющих крупный трудноудалимый дефект, с нарушением пленочного покрытия по п.5 и пороками кожи, из натурального меха и выворотной овчины: с пожелтевшим, потертым, сваленным волосяным покровом, с повреждениями кожевой ткани, пороками кожевой ткани.
7	Износ 80 %	То же по п. 6 — пленочное покрытие осыпано на 2/3 всего изделия и имеются большие участки с поврежденным лицевым слоем кожи, нарушения пошива швов, сильная затертость в местах схода пленочного покрытия.
8	Изделия с износом более 80% принимаются в чистку только с согласия клиента, о чем делается дополнительная запись в квитанции под роспись владельца вещи о снятии ответственности предприятия за порчу изделия.

Оценка степени износа зданий

АСП Консалт осуществляет строительно-техническую экспертизу с целью оценки степени износа зданий и сооружений, конструктивных элементов строительных объектов, а также инженерных сетей зданий и сооружений.

Осуществляя определение износа зданий и сооружений, мы руководствуемся регламентами «Методика определения физического износа гражданских зданий», утвержденной Министерством коммунального хозяйства РФ, а также «ВСН 53-86(р) Правила оценки физического износа жилых зданий».

Оценка степени износа зданий и сооружений производится в следующих случаях:

Планируется покупка или продажа здания, необходимо произвести оценку степени износа объекта для принятия решения о целесообразности покупки и оценить рыночную стоимость объекта.
Планируется аренда здания, смена собственников или арендаторов, необходимо сопоставить затраты на долгосрочную аренду с учетом фактических эксплуатационных характеристик объекта, с целью чего и проводится оценка степени износа сооружения.
Планируется текущий или капитальный ремонт здания или сооружения, соответственно, оценка степени износа здания является определяющей при принятии решения о целесообразности ремонта, составе и стоимости работ.
Необходимо определить, является ли объект ветхим либо аварийным. В этом случае производится также оценка износа здания или сооружения.

Критерии, по которым производится оценка износа здания или сооружения:

Фундаменты. Признаки износа

Оценка степени износа производится по следующим параметрам:

разрушения отделочного слоя цоколя
искривления, перекосы горизонтальных линий цоколя
трещины и сколы
выпучивание и искривление цоколя, стен и полов подвала
мох, поражение гнилью и жучком конструкций фундамента

Стены. Признаки износа

Оценка степени износа производится по следующим параметрам:

разрушение кирпичной кладки, трещины и выбоины
массовое отпадение штукатурки, разрушение облицовки и выветривание швов
ржавые потеки, загрязнение и выцветание наружной отделки
искривление горизонтальных и вертикальных линий
протечки и промерзания
выпучивание бетонных слоев
разрушение и оседание утеплителя
избыточная влажность в помещения, гниль, грибок и увлажнение стен

Перекрытия. Признаки износа

Оценка степени износа производится по следующим параметрам:

трещины, прогибы
разрушение бетонного слоя, оголение и коррозия арматуры
следы увлажнения бетона, протечки и промерзания
смещение перекрытий по высоте
поражение гнилью и грибком

Кровли. Признаки износа

Оценка степени износа кровли зданий производится по следующим параметрам:

вздутия поверхности, разрывы, пробоины
протечки
ржавление и разрушение настенных желобов, ограждающей решетки, водоприемных устройств
поражение гнилью и жучком
просветы, проникание воды и снега через щели

Определение износа зданий и сооружений производится путем определения величины физического износа конструктивных элементов, выраженной в %.

Подробнее об оценке фактического технического состояния зданий и сооружений Вы можете узнать из статьи «Обследование зданий и сооружений».

О методиках определения степени износа многоквартирного дома

При определении нормативов потребления коммунальных ресурсов учитывается такой фактор как износ МКД. Он также влияет на размер тарифа на содержание и ремонт общего имущества дома. Читайте в данной статье о том, кто и как определяет уровень износа многоквартирного дома и почему это важно для управляющих организаций.

Физический износ дом и почему он происходит

Базой для определения износа многоквартирного дома служат:

Согласно п. 1.1 Правил № 446, физический износ дома – это утрата первоначальных технико-эксплуатационных качеств здания из-за воздействия человека и внешней среды. Под этим подразумевается утрата прочности, устойчивости и надёжности конструктивных элементов МКД, его инженерных систем и оборудования.

На степень и скорость износа многоквартирного дома напрямую влияют:

климатические и природные условия;
количество людей, проживающих в доме;
планировка МКД;
интенсивность и срок эксплуатации;
уровень обслуживания и качество ремонта.

Износ дома, его содержание и капитальный ремонт

Элементы многоквартирного дома в течение срока его использования изнашиваются неравномерно: после введения его в эксплуатацию устаревание происходит медленнее, чем в последующие периоды службы.

Скорость, с которой изнашиваются элементы и конструкции в МКД, зависит не только от внешних факторов, но и от качества содержания дома. Износ происходит медленнее, если дом качественно ремонтируется и обслуживается в течение всего периода эксплуатации.

Степень изношенности МКД понижается в ходе капитального ремонта, но свести её к нулю не получится, поскольку в домах наравне со сменяемыми элементами и конструкциями, есть и несменяемые. Если износ первых при капремонте можно полностью устранить, то для несменяемых элементов проводятся только восстановительные работы, снижающие степень физического износа.

При оценке износа выделяют две его стадии:

устранимая, когда процесс устаревания приводит к увеличению расходов на содержание дома;
неустранимая, когда появившиеся дефекты препятствуют дальнейшей эксплуатации дома из-за нарушений безопасности.

Методики расчёта степени износа многоквартирного дома

Официально оценкой износа жилого фонда занимается Бюро технической инвентаризации (БТИ). Оценка износа МКД заносится в его техническую документацию. Процент износа на начало каждого года считается автоматически с учётом года постройки дома, его этажности и степени капитальности. Процент прироста составляет от 0,2% до 1% в год.

Также БТИ проводит комплексные проверки состояния дома и определяет степень износа МКД. Периодичность проверок не установлена ни одним НПА, и чаще инициируется собственниками помещений в доме. Такие проверки проводятся по методикам, изложенным в Правилах № 446, и являются экспертным методом определения степени износа МКД.

Согласно п. 1.2 Правил № 446, физический износ здания оценивается при сравнении признаков износа, выявленных при осмотре, со значениями, которые приведены в таблицах данного документа.

В таблицах Правил № 446 приведены признаки изношенности отдельных конструкций и элементов, которые влияют на степень их изношенности. Таблицы позволяют определить процент изношенности дома с точностью до 5%. Они делятся по видам материалов, из которых сделан тот или иной элемент дома.

В Правилах № 446 приведены методики расчётов износа для:

конструктивных элементов: фундаментов, стен, колонн, стоек и столбов, перегородок, перекрытий, лестниц, лоджий и балконов, крыш и кровель, полов, окон и дверей;
отделки, обшивки и облицовки;
внутренних инженерных систем: ГВС, ХВС, отопления, водоотведения и электроснабжения, мусоропроводов и печного оборудования.

Износ газового оборудования и лифтов Правилами № 446 не регламентируется (п. 1.8 Правил № 446).

Для получения точного результата необходимо обследовать несколько участков с разной степенью повреждений. Итоговый процент износа МКД – это сумма величин износа, полученных при оценке отдельных элементов. При этом учитывается удельный вес таких элементов в доме: как отношение размера повреждённого участка к общему размеру оцениваемой конструкции или размера всей конструкции к общему объёму элементов в доме (п. 1.3 Правил № 446). Усреднённые значения удельного веса различных конструкций и элементов дома приведены в Правилах № 446.

Как происходит расчёт износа многоквартирного дома по Правилам № 446

Рассмотрим пример оценки изношенности многоквартирного дома с применением Правил № 446. Для определения общего износа дома необходимо рассчитать изношенность его отдельных конструкций.

1. Сначала проводится осмотр всех конструкций, систем и элементов дома с применением таблиц Правил № 446. Затем определяется изношенность элементов каждой конструкции отдельно или отдельных частей с разной степенью изношенности. Такие значения рассчитываются по формуле:

значение износа элемента согласно таблице Правил № 446*удельный вес (размер повреждённого участка/размер всей конструкции).

Например, если одна часть фундамента четырёхсекционного дома по признакам, приведённым в таблице, изношена на 50%, а три другие – на 50%, расчёт изношенности повреждённой наполовину конструкции фундамента выглядит так:

50*(25/100)=12,5%,

где 25 – удельный вес элемента в % в общем объёме фундамента (одни из четырёх одинаковых секций, то есть ¼ от общего объёма элемента), а 100 – общий объём фундамента в %.

Таким же образом рассчитывается доля трёх оставшихся частей фундамента с износом 30%:

30*(75/100)=22,5%,

где 75 – удельный вес элементов в % в общем объёме фундамента (¾), а 100 – общий объём фундамента в %.

2. Определяется изношенность конструкции как сумма значений изношенности его отдельных элементов и элементов с разной степенью износа (п. 1.3 Правил № 446). В нашем примере износ всего фундамента складывается из суммы долей износа первого элемента (12,5%) и трёх других элементов (22,5%). Следовательно, износ фундамента МКД составляет 35% (пример 2 приложения 1 к Правилам № 446).

3. Когда таким образом рассчитан процент изношенности каждого конструктивного элемента или инженерной системы МКД, определяется значение его износа по отношению ко всему объёму конструкций в доме:

износ конструкции (п. 2)*удельный вес (доля восстановительной стоимости отдельной конструкции в общей восстановительной стоимости здания/100).

Такие доли, или коэффициенты, для каждого элемента, конструкции или системы приведены в сборнике № 28 «Укрупненные показатели восстановительной стоимости жилых, общественных зданий и здания и сооружения коммунально-бытового назначения для переоценки основных фондов» и частично – в приложении 2 к Правилам № 446. Например, для фундамента с изношенностью 35% значение его износа в масштабах всего МКД будет составлять:

35*4/100=1,4%, где 4 – удельный вес фундамента.

4. Когда износ каждого элемента, конструкции, системы в доме подсчитан отдельно, определяется общий износ дома – как сумма этих показателей. Пример расчёта износа пятиэтажного многоквартирного дома с указанием износа и удельного веса каждого конструктивного элемента приведён в примере 6 приложения 1 к Правилам № 446.

Согласно п. 1.5 Правил № 446, полученный в результате расчётов процент износа принято округлять: для отдельных частей конструкций – до 10%, для конструкций в целом – до 5%, для домов в целом – до 1%.

Следовательно, если износ дома после сложения всех его элементов и систем, – 22,47%, то изношенность МКД составит 22%.

Сведения об износе дома заносятся в технический паспорт МКД. Обязанность об актуализации этой информации в техдокументации лежит на собственниках помещений в МКД (ст. 210 ГК РФ, п. п. 3.43–3.50 приказа Минземстроя РФ от 04.08.1998 № 37). Поэтому проведение экспертизы для определения актуального износа дома и внесение информации в техпаспорт МКД должно быть утверждено на общем собрании собственников.

Определить износ дома важно для управляющей организации по нескольким причинам:

В зависимости от степени износа дома определяются нормативы потребления коммунальных ресурсов, утверждённые на уровне субъектов РФ.
Степень износа дома влияет на уровень тарифа на содержание и ремонт общего имущества МКД, устанавливаемый управляющей организацией по договору управления. Чем больше износ дома – тем выше расходы на его содержание.
Износ дома напрямую может повлиять на очередность проведения капитального ремонта дома, если средства на него собираются на счёте регоператора.

Лаборатория трибологии Университета Лихай:

Износ материалов

Износ – это сложный процесс, который происходит, когда две поверхности скользят друг относительно друга, что приводит к постепенному удалению одного или обоих материалов. Простой факт износа заключается в том, что он кажется неизбежным, изменяет характеристики механических и биологических систем и в конечном итоге приводит к отказу системы. Износ материалов становится все более важным и легко может иметь такие же функциональные и экономические последствия, как трение.Например, во многих промышленных приложениях компоненты изнашиваются и требуют замены. Эти замены могут быть дорогостоящими из-за дорогих компонентов, рабочей силы и времени простоя оборудования во время замены детали.

Исследования износа имеют как фундаментальные, так и прикладные интересы. Одно примечательное наблюдение заключается в том, что износ может варьироваться более чем на восемь порядков в зависимости от системы материалов. Он может варьироваться на несколько порядков для одного и того же материала, просто изменяя окружающую среду или характер контрматериала, по которому материал скользит.

Инженеры-механики обучаются проектированию с учетом критериев структурных, термических и даже экологических отказов, поэтому неудивительно, что многие системы достаточно разработаны в этих областях. Отсутствие знаний о правильном выборе материалов и проектировании трибологических компонентов в сочетании с невысокой доступностью малоизнашиваемых материалов в конечном итоге приводит к износу, который приводит к окончанию срока службы и часто к катастрофическим отказам многих систем.

На самом деле, перефразируя моего советника, износ настолько часто является окончанием срока службы дизайна или продукта, что термин «изношенный» является синонимом приемлемого конца срока службы продукта.Нынешняя глобальная тенденция к эффективности, устойчивости и стремлению продвигать конструкции быстрее и прочнее, дольше служить и работать в экстремальных условиях подтолкнула фундаментальную потребность в разработке материалов, особенно в области трибологии, что привело к возникновению подобласти трибологии материалов. .

Принятая метрика для отчетности об износе материала была разработана намного позже, чем для коэффициента трения. Арчард и Холм предположили, что общий объем материала, удаляемого во время скольжения (объем износа), V, пропорционален реальной площади контакта, умноженной на расстояние скольжения на безразмерную константу пропорциональности, известную как коэффициент износа, K [1 -3].Этот коэффициент износа может быть, помимо прочего, свойством набора материалов, условий скольжения, топографии поверхности и окружающей среды. Фактором износа можно управлять, чтобы рассчитать часто более удобную и более физически прямую удельную скорость износа [4] (также известную как размерная скорость износа [5]), k, обычно измеряемая в единицах мм3 / Нм. Удельная скорость износа – это просто объем износа, деленный на произведение нормальной нагрузки и расстояния скольжения, d, как показано:

Существует множество методов измерения потерь объема, используемых для расчета скорости износа.Эти измерения могут быть выполнены напрямую, или потери объема могут быть выведены на основании:

изменения размеров материала, включая изменения высоты
топографические измерения износа, выполненные профилометром, например:

оптические измерения (микроскоп, СЭМ и т. Д.)
интерферометрические измерения (интерферометр)
Профиль щупа
Атомно-силовая микроскопия

прерванные измерения массы
предполагаемые измерения, основанные на прохождении покрытия путем наблюдения повышенного коэффициента трения

Используя плотность материала, можно рассчитать потерю объема по изменению массы.Нормы износа легко рассчитываются по:

Schmitz et al. , Кольбер и др. и Burris and Sawyer предоставляют современный анализ неопределенностей для некоторых методов, использованных в этом исследовании для определения скорости износа [6-8].

1. Арчард, Дж. Ф., Контакт и трение плоских поверхностей. Journal of Applied Physics, 1953. 24 (8): p. 981-988.
2. Арчард, Дж. Ф., Одиночные контакты и множественные встречи. Журнал прикладной физики, 1961. 32 (8): стр. 1420- и.
3. Холм, Р. и Э. Холм, Справочник по электрическим контактам . 1958, Берлин: Springer.
4. Stachowiak, G.W. и А. Бэтчелор, Инженерная трибология . 2005, Оксфорд: Elsevier.
5. Уильямс, Дж. А., Инженерная трибология . 1994, Оксфорд: Oxford University Press, Inc.,
6. Шмитц, Т.Л., и др., Сложность измерения низкого трения: анализ неопределенности для измерений коэффициента трения. Журнал Трибологии – Транзакции Асмэ, 2005. 127 (3): п. 673-678.
7. Беррис, Д.Л. и W.G. Sawyer, Погрешности измерения скорости износа. Tribology Letters, 2009. 36 (1): p. 81-87.
8. Кольбер, Р.С. and W.G. Sawyer, . Температурная зависимость износа покрытий из дисульфида молибдена. Wear, 2010. 269 (11-12): стр. 719-723.

Удельная скорость износа

, метод Тагучи, дисперсионный анализ, установившееся состояние

% PDF-1.6 % 1 0 obj > эндобдж 2 0 obj > поток application / pdf

Научные и академические публикации

Удельная скорость износа, метод Тагучи, дисперсионный анализ, устойчивое состояние

Библиотека Adobe PDF 10.0; модифицировано с использованием iTextSharp 5.1.3 (c) 1T3XT BVBA Удельная скорость износа, метод Тагучи, дисперсионный анализ, устойчивое состояние2013-03-19T13: 55: 44 + 08: 00Научные и академические публикации2013-03-25T10: 38: 49 + 08: 00 конечный поток эндобдж 3 0 obj > / Шрифт> / XObject >>> / Rotate 0 / StructParents 1 / Type / Page >> эндобдж 4 0 obj > поток HWn9} WeE {/ = d0 ^ `-%” | օ KdK: u | v6y? ܭ A}; yw8 / ˅̶; | MT: mV5, m * 4e̺ ~ = ja / {5ѯOn5_ ^ l) fNe ׁ- ԕ = E * LW = [D78hM = wqF [Ƕ5NqwnWb] EJhgZ0v’Z ۄ & [Py7 ^ _Ϣ “+ D} -} ѭ.MFLj6WYZYu 360ҹN) 7dG_YTJpϽ = 6 Ժ ] Qym {.i {FSh ૉ Ԅv \ ө1 / ɛrǒz4} iM (> wVUc): MEd0lkΫn FhJ۲60 # 8-Zd.f v5 ؅ nv-5 {̞ `6 ښ K ({F! 2

Как скорость износа оборудования влияет на приоритеты технического обслуживания

Программа смазки – важнейший аспект управления исправностью оборудования. Никто не ставит под сомнение прямую связь между хорошими методами смазки и долгим сроком службы машины. Этот факт общепризнан. Это интуитивно понятно. Смазка обеспечивает низкое трение и продлевает срок службы машины.

Каковы приоритеты обслуживания на вашем предприятии? У всех нас слишком много дел при слишком ограниченном количестве ресурсов. Если вы можете выполнить только несколько задач по обслуживанию, какие из них принесут наибольшую пользу?

Первый шаг в решении проблемы – выявить самые большие проблемы. Тогда обслуживание и менеджмент смогут работать вместе над поиском эффективных решений.

Чрезмерный износ противоположен хорошему здоровью оборудования. Высокий уровень износа означает плохое состояние оборудования.Таким образом, если вы управляете коэффициентом износа, вы напрямую управляете состоянием своего оборудования. Сосредоточьте свои ограниченные ресурсы на причинах наибольшего износа. В этом и заключается суть управления исправностью оборудования.

В «Износе для инженеров» ¹ автор представляет безразмерные нормированные скорости износа для различных механизмов. На рисунке 1 показаны нормализованные скорости износа для четырех механизмов, которые вызывают сегодня подавляющее большинство аномальных износов в промышленном оборудовании: истирание, адгезия, усталость и коррозия.

Рисунок 1. Нормированные нормы износа промышленного оборудования
(Объем износа / расстояние) x (твердость / нагрузка)

На Рисунке 1 термин «расчетная скорость износа» имеет значение 1 для условий, которые будут соответствовать прогнозам производителя в отношении срока службы машины. Промышленное оборудование рассчитано на среднее время безотказной работы (MTBF) около 40 000 часов. Увеличение или уменьшение скорости износа может привести к значительному увеличению или уменьшению среднего времени наработки на отказ в 40 000 часов.

Носить

Факторы износа

K / p – отношение коэффициента абразивного износа, K, и твердости проплавления, p. Коэффициент абразивного износа K зависит от насыщенности и размера абразивов. Он несет единицы измерения [(um ³) / (gm · m)]. Насыщение и критический размер частиц являются важными факторами] абразивного износа. Ниже насыщения он уменьшается пропорционально концентрации абразива. Выше насыщения K является постоянным. Выше критического размера K постоянна.Твердость проникновения p измеряется в единицах (кг / мм2).

Легкий износ обычно неизбежен. Это не проблема, а ожидаемое условие. Большинство машин имеют ограниченный срок службы и в той или иной степени изнашиваются. Легкий износ обычно означает, что очень мелкие частицы, менее пяти микрон, изнашиваются. Эти частицы в основном образуются из оксидного слоя, который естественным образом образуется на металлических поверхностях. Эти частицы легко обнаруживаются с помощью спектрометрического анализатора масла (например, атомно-абсорбционной или атомно-эмиссионной спектроскопии).

Сильный износ – серьезная, но управляемая проблема. Сильный износ связан с увеличением концентрации частиц более пяти микрон. Осколки сильного износа включают в себя куски основного металла, находящиеся глубоко под оксидным слоем на несущих поверхностях. Эти более крупные частицы нелегко измерить с помощью спектрометрических анализаторов масла.

Из семи общепризнанных механизмов износа (истирание, адгезия, усталость, коррозия, кавитация, эрозия и истирание) первые четыре чаще всего являются причиной чрезвычайно высокой или аномальной скорости износа.

Замечательно, сколько декад (степени десяти) показано на диаграмме нормализованного износа. Скорость износа может увеличиваться в 10 000 раз больше, чем предполагалось проектировщиком, из-за сильного истирания или адгезии. Усталость также может быть механизмом чрезвычайно быстрого износа. Коррозия обычно протекает гораздо медленнее, если не сочетается с одним из других механизмов. Эти комбинированные механизмы износа могут привести к синергетическому ускорению и без того чрезмерному износу. Коррозия химически воздействует на несущие поверхности, ослабляя их и делая все более подверженными износу.

Речь идет о приоритетах обслуживания. Если краткий список механизмов агрессивного износа включает истирание, адгезию, усталость и коррозию, то как вам следует изменить приоритеты обслуживания?

Истирание

Истирание – это наиболее частый и часто самый быстрый механизм износа, влияющий на состояние оборудования. Улучшенная фильтрация воздуха в автомобилях – главный фактор, продлевающий срок службы личных автомобилей. Типичный срок службы автомобилей сегодня составляет около 250 000 миль (400 000 км) по сравнению с 90 000 миль (150 000) км для автомобилей в 1970-х годах.Произошло множество изменений в автомобильном дизайне, но одним из наиболее значительных изменений является фильтрация воздуха. Исключение абразивной пыли из автомобильных двигателей является основным фактором увеличения на 250 процентов интервалов между ремонтами.

Абразивный износ – это износ из-за смещения материала, вызванного твердыми частицами или твердыми выступами, или износ из-за твердых частиц или выступов, которые прижимаются к твердой поверхности и движутся по ней.

Самая серьезная и частая причина истирания – загрязнение пылью.Частицы кремнеземной пыли врезаются в сталь, как стальной нож режет холодное масло. Когда частицы пыли больше, чем зазоры между двумя движущимися частями оборудования, частица проникает в более мягкую поверхность и затем образует канавку на твердой металлической поверхности.

При абразивном износе следует учитывать три фактора. Во-первых, это пороговая твердость загрязняющих веществ. Если частицы тверже, чем несущие поверхности, возможно истирание.Если металлический подшипник или поверхность шестерни тверже загрязнителя, истирание может быть незначительным.

Второй фактор, который следует учитывать в отношении истирания, – это пороговый размер частиц. Если размер частицы больше, чем зазор между двумя движущимися поверхностями, может произойти истирание, хотя наибольший износ обычно вызывают частицы того же размера, что и масляная пленка. Если он меньше, то частица проходит без повреждений. Имейте в виду, что зазоры для эластогидродинамической смазки при контакте качения (роликовые подшипники и качение в зубчатых колесах) составляют от одного до пяти микрон, в то время как зазоры для гидродинамической смазки (конформные или опорные подшипники) обычно составляют от пяти до 100 микрон.

Третий фактор – это концентрация или количество частиц. Этот фактор не является порогом. Концентрация твердых частиц обычно непропорциональна скорости износа. Например, 10-кратное увеличение количества частиц может привести к 50-кратному увеличению скорости износа. Одна частица может истирать поверхность много раз. Точно так же образующиеся закаленные частицы износа могут двигаться дальше, вызывая еще большее истирание.

Опыт автора согласуется с наблюдением, что загрязнение твердыми частицами – это самое популярное.1 проблема. Для многих промышленных предприятий целью является уменьшение абразивного износа. Это достигается за счет меньшего загрязнения, особенно меньшего загрязнения твердыми частицами.

Контроль загрязнения включает следующие приемы:

Установка целевых уровней чистоты (TCL)
Частый подсчет частиц
Использование осушающих и грязеулавливающих сапунов
Использование встроенной и автономной фильтрации t Надлежащее применение уплотнений, крышек доступа и других точек входа загрязняющих веществ
Лучшие практики хранения, обращения и перекачки смазочных материалов
Информирование обслуживающего и эксплуатационного персонала
Профилактические действия по техническому обслуживанию и проверка измерениями

На рис. 2 представлены коэффициенты износа новой и использованной наждачной бумаги по сравнению с мелкими и крупными абразивами (песком), не связанными с бумагой.

Рис. 2. Номинальные коэффициенты износа при абразивном износе

Одно наблюдение заключается в том, что новая наждачная бумага в 10 раз эффективнее удаляет металл, чем использованная наждачная бумага. Другой менее очевидный момент заключается в том, что смазка удваивает эффективность резания наждачной бумаги и пятикратно увеличивает эффективность резания абразивов, которые свободно вращаются. Кремнезем может нанести больший ущерб, если он может изменить угол атаки, когда его толкают и поворачивают в зазоре между двумя движущимися поверхностями.Интересным фактом является то, что номинальный коэффициент износа для смазанных крупных абразивных частиц износа находится в среднем диапазоне между новой и использованной наждачной бумагой. Легко представить, как быстро подшипник или шестерня могут изнашиваться при непрерывном истирании наждачной бумагой. Контроль загрязнения является обязательным условием для всех программ управления здоровьем промышленного оборудования.

Адгезия

Адгезия связана с недостаточной смазкой и возникает при передаче нагрузок с металла на металл.Смазочной пленки недостаточно для разделения металлических поверхностей. Обрывки адгезионного износа, ультразвуковое излучение и недостаточная смазка – все это наблюдения. Признаки адгезионного износа (частицы, звуковые эффекты, нагревание или другие признаки) требуют исследования для правильного определения истинной первопричины.

Адгезионный износ – это износ из-за переноса материала с одной поверхности или с другой во время относительного движения из-за процесса твердофазной сварки или износ из-за локализованного соединения между контактирующими твердыми поверхностями, приводящего к переносу материала между двумя поверхностями или потерям с любой из поверхностей.Адгезионный износ иногда используется как синоним сухого износа при скольжении.

Перенос – это процесс, при котором материал с одной скользящей поверхности прикрепляется к другой поверхности, возможно, в результате межфазной адгезии.

Некоторые из наиболее распространенных причин адгезионного износа включают:

Нет масла или низкий уровень масла
Низкая вязкость (неправильное масло, высокая температура, разбавление топлива или сильное загрязнение водой)
Высокие нагрузки (статические или динамические), включая перекос
Низкие скорости

Рисунок 3.Адгезионный износ в режиме граничной смазки

Усталость

Усталость напрямую связана с нагрузкой, обычно при контакте с качением. Усталость является обычным явлением для роликовых подшипников и износа на оси зубчатых колес. Высокая нагрузка означает короткую усталостную жизнь. Усталость возникает, когда высокие напряжения сдвига в результате контакта качения вызывают микротрещины под поверхностью. Эти микроскопические трещины начинаются под поверхностью ролика, дорожки качения или зуба шестерни. Позже трещины соединяются между собой и затем пересекают поверхность.В конечном итоге частицы попадают в масло, оставляя после себя дефект расслоения или скола.

Усталостный износ – это удаление частиц, отделившихся в результате усталости, возникающей в результате циклических колебаний напряжения, или износа твердой поверхности, вызванного разрушением в результате усталости материала.

В идеально чистой, хорошо смазанной и идеально загруженной машине механизмом возможного отказа должна быть усталость. Подшипник или шестерня, которые умирают от старости, умирают от усталости. В этом случае весь подшипник будет равномерно изъеден.Однако это не так. Отдельные области быстро устают, в то время как другие никогда не демонстрируют признаков повреждения. Ямы указывают на зоны повышенной нагрузки.

Рисунок 4. Усталостная долговечность подшипников
В условиях чрезмерной нагрузки

На рисунке 4 показано, как подшипник или шестерня с расчетным сроком службы 40 000 часов будут испытывать усталость через 4000 часов, если расчетная нагрузка увеличится вдвое, или через 400 часов, если она увеличится в четыре раза. Высокая нагрузка может быть динамической нагрузкой или ускорением, с использованием анализа вибрации, или статической нагрузкой от силы тяжести, давления, предварительного напряжения или несоосности.

Коррозия

Коррозионный износ, также называемый химическим износом, возникает, когда коррозионные жидкости находятся в устойчивом, длительном контакте с несущими металлическими поверхностями. Эти коррозионные загрязнения возникают в результате очистки, конденсации, дождя, технологических процессов и, возможно, из-за сильно разложившегося масла.

Коррозионный износ – это процесс износа, в котором преобладает химическая или электрохимическая реакция с окружающей средой (химический износ).

Коррозия часто является самоограничивающимся процессом.Например, вода может разъедать металл до такой степени, что окисляется вся поверхность. Образующийся оксидный слой ограничивает дальнейшую коррозию. Однако этот поверхностный оксид физически слабее металла и легко удаляется истиранием или адгезией. Это открывает больше металла, позволяя процессу продолжаться. Этот пример показывает, как коррозия может быть синергетической с другими механизмами.

Вода, охлаждающая жидкость и коррозионные технологические загрязнители являются наиболее распространенными коррозионными агентами.Помимо контроля загрязнения частицами, важно установить TCL для коррозионных агентов, которые могут попасть в масло.

Рис. 5. Анализ вибрации и масла –
Дополнительные технологии мониторинга состояния

Коррозионный износ обусловлен тремя основными факторами: наличием агрессивных сред, таких как вода, продолжительностью времени, в течение которого металлические поверхности подвергаются воздействию коррозионной жидкости, и температурой. Коррозия, как и другие химические процессы, ускоряется температурой.Концентрация также играет важную роль: чем меньше, тем лучше, а больше – хуже.

Практический подход к контролю за загрязнением коррозионной жидкости заключается в установке порогового уровня, например 0,1 процента (1000 частей на миллион) воды в масле. Любая система, загрязненная водой, должна быть обезвожена и модифицирована, чтобы исключить воду, если это возможно. Когда почти все критически важные системы смазки достигнут этого уровня, переместите планку на 0,05 процента (500 частей на миллион) и сконцентрируйте внимание на тех, которые пересекают этот нижний предел.

Приоритеты обслуживания

Управление состоянием оборудования направлено на продление срока службы оборудования при надежной работе.

Истирание, адгезия, усталость и коррозия активно изнашивают несущие поверхности. Выявление и устранение первопричин достигается за счет реализации трех программ (контроль загрязнения, смазка и анализ вибрации), как указано в таблице 1.

Приоритеты технического обслуживания, естественно, будут включать другие виды деятельности в дополнение к другим технологиям мониторинга состояния (например, ультразвуковые и инфракрасные), которые выходят за рамки данной статьи.

Вибрация и анализ масла

Анализ вибрации и масла дополняют друг друга, а не являются избыточными. Обе технологии являются проактивными, выявляя основные причины, которые могут привести к повреждению, если не будут устранены. Эти технологии также являются прогнозирующими и раскрывают информацию о текущих сбоях. Они предоставляют важную информацию о первопричине и серьезности, а также предлагают соответствующие корректирующие действия, основанные на конкретных результатах.

Номер ссылки
1.Байер, Раймонд. (2002). «Одежда для инженеров». HNB Publishing.

Уравнение износа Арчарда | О трибологии

Важность потерь от износа требует значительных усилий для создания теорий и прогнозных моделей износа. Менг и Людема [1] выделили 182 уравнения для различных типов износа. Среди них были эмпирические соотношения, подходы, основанные на контактной механике, такие как модель Арчардса, и уравнения, основанные на механизмах разрушения материалов, которые, по мнению авторов, в последнее время становятся все более популярными.В этом обзоре не будут рассматриваться эмпирические уравнения, поскольку они применимы для очень определенного диапазона параметров. До сих пор не было создано единой фундаментальной теории износа, и, как следствие, не существует единой модели износа, применимой во всех случаях.

Одно из самых известных и часто используемых уравнений износа было разработано Холмом и Арчардом в 1953 г. [2]. Модель учитывает адгезионный износ и предполагает, что скользящие сферические неровности полностью пластически деформируются при контакте. Тогда площадь контакта будет круглой с площадью контакта, равной, где – радиус.Среднее контактное давление в этом случае равно твердости более мягкого материала, и, следовательно,. После того, как неровность отодвинется на расстояние, она высвобождается из контакта, и есть вероятность образования мусора. Предполагается, что если образуется обломок, то он формируется в виде полусферы радиусом, имеющей объем. Тогда объем износа на расстояние скольжения равен, и, следовательно, как,. Таким образом, общий объем износа на расстоянии скольжения равен. Этот коэффициент известен как коэффициент износа и часто используется для сравнения износостойкости материалов [2,3].В большинстве случаев это оценивается экспериментально. Хотя уравнение Арчарда было разработано для адгезионного износа, оно широко используется для моделирования абразивного, фреттингового и других типов износа [4].

Следует отметить, что уравнение Арчарда часто применяется на локальном уровне. Для этого уравнение Арчарда сначала формально делится на площадь:

(1)

где – местная глубина износа и контактные давления. Далее это уравнение дифференцируется во времени и уравнение принимает следующий вид:

(2)

где – скорость скольжения.Это уравнение можно использовать для локального расчета износа, если известно контактное давление, а также для отслеживания эволюции шероховатости поверхности в грубых контактах. Этот подход был реализован в Tribology Simulator (автономное бесплатное программное обеспечение).

Таблица, связывающая удельные коэффициенты износа и трение, приведена ниже: Коэффициенты трения и карта удельной или объемной скорости износа трибологических материалов, [5]

Ссылки

[1] Выражение скорости износа скользящих контактов на основе рассеянной энергии. Huq, M., Z., Celis, J.-P. s.l. : Износ, 2002, т. 252.

[2] Характер износа и закономерности износа – обзор. Zmitrowicz, A. 2006, Журнал теоретической и прикладной механики, стр. 219-253.

[3] Классификация механизмов / моделей износа. Като, К. 2002, Журнал инженерной трибологии, стр. 349-355.

[4] О корреляции между износом и энтропией в сухом скользящем контакте. Агдам, А., Б., Хонсари, М., М. s.l. : Износ, 2011, т. 270.

[5] Достижение сверхнизкого износа с помощью стабильных нанокристаллических металлов , Джон Ф. Карри и др., Https://doi.org/10.1002/adma.201802026.

Моделирование и анализ характеристик износа при сухом скольжении композитов из эпоксидной смолы / стекла / PTW с использованием полнофакторных методов

Трение при сухом скольжении и характеристики износа гибридных эпоксидных композитов, армированных стекловолокном и различным количеством нитевидных кристаллов титаната калия (PTW) изготовленные методом вакуумной ручной выкладки.Влияние нормальной нагрузки, скорости скольжения и содержания вискеров как на коэффициент трения, так и на удельную скорость износа было исследовано на дисковой машине. Испытания проводились в условиях окружающей среды на основе полного факторного дизайна 3 × 3 (3 фактора на 3 уровнях). Дисперсионный анализ (ANOVA) был проведен для получения вклада управляющих параметров в коэффициент трения и скорость износа. Было обнаружено, что плотность и твердость композитов увеличиваются при загрузке PTW. Было обнаружено, что коэффициент трения и износостойкость гибридных композитов улучшаются с увеличением содержания вискеров, а также на них большое влияние оказывают нормальная нагрузка и скорость скольжения.Корреляция между характеристиками износа композитов при сухом скольжении и параметрами износа была получена с помощью множественных регрессий. Изношенную поверхность выбранных образцов наблюдали под растровым электронным микроскопом (SEM) для выявления механизмов износа. Это исследование показало, что добавление керамических микронаполнителей, таких как PTW, значительно улучшает износостойкость композитов эпоксидная смола / стеклополимер.

1. Введение

Композиты с полимерной матрицей (PMC) в настоящее время считаются новыми материалами во многих инженерных приложениях благодаря сочетанию таких преимуществ, как высокое отношение прочности к массе, высокое соотношение жесткости к массе, простота обработки, снижение затрат, и отличная производительность [1].Традиционный путь, который использовался в течение нескольких десятилетий для расширения области применения PMC, заключается в добавлении микро- или нанонаполнителей в полимерные системы, имеющие волокнистое армирование. Комбинационные эффекты добавления волокон и наполнителей в полимеры показали обнадеживающие результаты с точки зрения улучшения механических, термических и трибологических свойств [2]. Наполнители, используемые для изменения трибологических свойств полимеров, в основном представляют собой неорганические соединения. Среди нескольких неорганических керамик нитевидные кристаллы титаната калия (PTW, K ₂ O · 6TiO ₂) являются единственной многокомпонентной керамикой, которая получила широкое распространение в качестве фрикционного материала.Эти относительно дешевые усы обладают хорошей термостойкостью, химическим сопротивлением и диспергируемостью и используются в качестве армирующего материала в пластмассах, керамике, теплоизоляционных красках и автомобильных тормозных накладках [3]. У этих усов очень маленький диаметр; следовательно, они лишены каких-либо внутренних изъянов или недостатков. Благодаря своим привлекательным механическим свойствам, таким как высокая прочность и очень высокий модуль упругости, в последние годы они использовались в качестве арматуры для многих полимеров.

Синергетический эффект PTW с другими наполнителями в случае PMC изучается многими исследователями [4–9]. Zhu et al. [4] сравнили трибологические характеристики неметаллических фрикционных материалов с нитевидными кристаллами PTW, бората магния и сульфата кальция и обнаружили, что износостойкость была максимальной в случае фрикционного материала, модифицированного PTW. Хи и Филип [5] наблюдали, что присутствие PTW в материале тормозных накладок на основе фенольной матрицы дает одновременные преимущества, такие как уменьшение выцветания, стабилизированный коэффициент трения и улучшение износа.Значительное улучшение общих характеристик было приписано образованию фрикционного слоя, содержащего Ti и K-оксид, во время испытаний на трение. Положительный эффект соединения наноразмерных PTW с микрочастицами керамических волокон в автомобильных тормозных накладках был продемонстрирован Wu et al. [6]. Они заметили, что композиты с обоими этими наполнителями показали улучшенную износостойкость, более высокую ударную вязкость, термическую стабильность и стабильность трения по сравнению с композициями с только одним типом наполнителя.Long et al. [7] добавили обработанный силаном PTW в композиты полипропилен / волокнистое волокно и наблюдали значительное улучшение механических свойств композитов. Xie et al. [8] изучили эффект добавления PTW в композиты PEEK / углеродное волокно в условиях скольжения с водной смазкой и отметили, что PTW эффективно защищает углеродное волокно, а также ограничивает усталостное разрушение материала PEEK. Kumar et al. [9] подготовили композиционные фрикционные материалы на основе синергетической тройной комбинации PTW, арамидного волокна и графита, характеризующиеся характеристиками фрикционного торможения.Они обнаружили, что нарастание трения и уменьшение трения были более последовательными в композитах с ≥7,5 мас.% Арамидных волокон, тогда как абсолютная эффективность трения оставалась выше в композитах с ≥25 мас.% PTW.

Однако до настоящего времени не было направлено никаких усилий на разработку композитов эпоксидная смола / стекло / PTW. Имея это в виду, настоящая работа направлена на изучение поведения износа при сухом скольжении эпоксидных / стеклянных композитов, модифицированных наполнителями PTW, с использованием полных факторных экспериментов.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

Матричная система (эпоксидная смола LY556 плюс отвердитель HY951) была коммерчески приобретена у компании Huntsman Advanced Materials India Pvt. Ltd., Бангалор. В качестве основного армирования использовалось полотно типа Е-стекловолокно 212 GSM, которое было закуплено у Arun fabrics, Benagaluru. Вторичное армирование наполнителей PTW было поставлено компанией Hangzhou Dayangchem Co. Ltd., Гонконг. СЭМ-изображение этих усов представлено на рисунке 1.Некоторые избранные свойства этих усов перечислены в Таблице 1. Эти усы обладают туннельной структурой (Рисунок 2), что делает их более стабильными с точки зрения физических и химических свойств [3].


Диаметр (мкм)	0,2–2,5	Модуль упругости (ГПа)	280
Длина (мкм) 90–10034 903	4
Плотность (г / куб.см)	3.185	Температура плавления (° C)	1350–1370
Прочность на разрыв (ГПа)	7	Температура термостойкости (° C)	1200

2.2. Изготовление композитов
Гибридные композиты с различным процентным содержанием наполнителей PTW были изготовлены методом вакуумной упаковки. Основные этапы процесса включают укладку, подготовку материалов для упаковки и применение вакуума.Пластина для инструментов была сначала покрыта разделительным агентом, чтобы облегчить удаление ламинатов. Последовательность укладки включает покрытие стеклоткани смесью эпоксидной смолы с нитями. В исследовании было использовано 12 слоев стеклоткани, чтобы получить ламинат толщиной около 3 мм. Завершенный набор был покрыт перфорированным слоем корки, дышащей тканью и полиэтиленовым пакетом. На укладке создавали вакуум в течение 2 часов, и этим методом было достигнуто максимальное давление 600–640 рт.ст. Применение вакуума помогает удалить захваченный воздух и излишки смолы из укладки.Уложенному слою давали возможность затвердеть при комнатной температуре и вынимали из формы через 24 часа. Подготовленные таким образом ламинаты подвергали постотверждению при 100 ° C в течение 2 часов, и образцы для испытаний на износ размером 10 × 10 × 3 мм были подготовлены с использованием высокоскоростного резака. Схема вакуумной упаковки в мешки представлена на рисунке 3. Детали состава изготовленных композитов представлены в таблице 2.
3 903 . Механические испытания
Плотность разработанных композитов определялась по принципу Архимеда согласно ASTM D792-08 [10]. Твердость по Роквеллу измеряли по шкале М согласно ASTM D785-08 [11].Приведенные значения плотности и твердости являются средними по крайней мере для пяти образцов.
2.4. Испытания на износ при скольжении
Испытания на износ при сухом скольжении были выполнены на высокоскоростном и высоконагруженном трибометре «палец на диск» (модель TR-20E-PHM-400, Ducom, Бангалор) в соответствии с ASTM G99-05 (повторно утверждено в 2010 г.) [12]. Схема «штифт на диске» проиллюстрирована на рисунке 4. Образцы для испытаний на износ предварительно нарезанного размера были приклеены к стальным штифтам с поперечным сечением 10 × 10 мм и длиной 30 мм. Испытательная поверхность была последовательно отполирована абразивной бумагой SiC класса 400, 600 и 800 для обеспечения надлежащего контакта со стальным диском (диаметр 165 мм, толщина 8 мм, материал класса EN 31, закаленный до 60 HRc, шлифованный до 1.6 мкм м Ra). Поверхности для испытаний очищали мягкой хлопчатобумажной тканью, смоченной ацетоном, после каждого запуска на машине для удаления любых остатков износа. Испытания на скольжение проводились на следах износа диаметром 120 мм при постоянном расстоянии скольжения 4,2 км в условиях окружающей среды. Испытания проводились при различных нагрузках 30–90 Н и скоростях скольжения 2,5–7,5 м / с. Потери на износ при скольжении измеряли как потерю веса образцов с использованием высокоточных цифровых весов (Shimadzu, Япония, AY220, 0.Точность 1 мг). Одно указанное значение было в среднем от двух до четырех образцов. Потеря массы испытуемых образцов была преобразована в потерю объема с использованием данных плотности образца. Затем была рассчитана удельная скорость износа как

где – потеря объема в мм ³, – нагрузка в Ньютонах, – расстояние скольжения в дюймах.
Во время испытаний сила трения измерялась непосредственно с датчика трения, прикрепленного к машине.Коэффициент трения (COF) рассчитывался как отношение силы трения к приложенной нормальной нагрузке по формуле
2,5. Морфология изношенной поверхности
Сканирующий электронный микроскоп (Joel JSM-6380LA, производство Япония) использовался для изучения изношенных поверхностей некоторых отобранных образцов. Поверхности образцов были покрыты золотом (Joel JFC-1600, автомат для тонкого покрытия) перед исследованием с помощью SEM. Изношенная микроструктура гибридных композитов была изучена для выявления влияния максимальных условий скольжения на износ композитов при сухом скольжении.
2.6. Экспериментальный проект
Испытания на износ проводились в соответствии с полной матричной факторной схемой. В исследовании рассматриваются три параметра, а именно скорость скольжения (), нормальная нагрузка () и содержание наполнителя (), каждый на трех уровнях. Контрольные параметры и их уровни указаны в таблице 3. Статистический дисперсионный анализ (ANOVA) был проведен для определения контрольных параметров и их взаимодействий, которые являются статистически значимыми. Наконец, с использованием регрессионного анализа была разработана полиномиальная модель как для скорости износа, так и для коэффициента трения, и результаты сравниваются с экспериментальными значениями.Статистический анализ проводился с использованием пакета статистических программ MINITAB 14 [13].
Обозначение материала Эпоксидная смола (мас.%) Стекловолокно (мас.%) Наполнители PTW (мас.%)
C1 47.5 50 2,5
C2 45 50 5
C3 42,5 50 7,5
9038 9038

9033
Контрольный фактор Уровень
I II III Единицы
9033 9034 9034 9034 9034 9034 9034 903 7,5 м / с
: Нормальная нагрузка 30 60 90 N
: Содержание наполнителя 2.5 5 7,5 Вес%
3. Результаты и обсуждение
3.1. Плотность и твердость
Плотность и твердость гибридных композитов перечислены в таблице 4. Можно заметить, что включение усов способствовало повышению плотности и твердости композитов. Это ожидаемое поведение, заключающееся в том, что керамические наполнители, будучи более плотной и более твердой фазой, очевидно, улучшат плотность и твердость базовых композитов.Интересным аспектом более высокой твердости является то, что, как правило, более высокая твердость сопровождается лучшей износостойкостью.
9061
Обозначение материала Плотность (г / куб.см) Твердость по Роквеллу (шкала M)
C1 C2 1,6468 97
C3 1.6778 99
3.2. Влияние параметров управления на скорость износа
Матрица расчета для трех факторов управления, каждый на трех уровнях вместе с результатами испытаний на износ, представлена в таблице 5. Влияние каждого фактора управления на поведение износа можно проанализировать с помощью основных сюжет эффектов и сюжет взаимодействия. Лучшее сочетание факторов управления для оптимизации производительности можно легко оценить по этому графику.На графике основных эффектов, если линия для определенного параметра почти горизонтальна, параметр оказывает небольшое влияние. Параметр, для которого линия с наибольшим наклоном имеет большее влияние [14]. График основных эффектов для параметров, влияющих на скорость износа гибридных композитов, показан на рисунке 5 (а). График основных эффектов показывает, что скорость скольжения является наиболее важным параметром, в то время как нормальная нагрузка и содержание наполнителя имеют относительно менее значительное влияние. Из графика видно, что скорость износа композитов увеличивается с увеличением скорости скольжения, но уменьшается с нормальной нагрузкой и содержанием наполнителя.
9033 9034 2 .5
5
44581
3 7323 90,3345
Номер теста Скорость скольжения () в м / с Нормальная нагрузка () в Ньютонах Содержание наполнителя () в массе% (× 10 ⁻⁵ мм ³ / Нм) COF
1 2,5 60 2,5 1,00854 2,5 1,00854 90 5 0,77110 0,431
3 5 30 2,5 1,77110 0,414
9033 9034 9033 4 0,409
5 7,5 90 2,5 1.41032 0,392
6 5 30 7.5 1.04067 0,446
7 2,5 60 5 0,77110 0,438
8 2,5 3034 9033 3034 9 2,5 90 7,5 0,64648 0,436
10 5 60 5 1,08435 0.418
11 7,5 60 7,5 1,15893 0,443
12 7,5 90 5 9033 9033 9033 9033 9034 1,20 30 2,5 2,41067 0,419
14 7,5 90 7,5 0,99336 0,430
15 30 7,5 1,56100 0,448
16 5 60 7,5 0,87511 0,438
9033 9034 0,438
0,390
18 5 60 2,5 1,25453 0,408
19 5 30 1 1 0,425
20 2,5 30 7,5 0,70955 0,451
21 5 90 9033 9034 9033 9033 2,5 60 7,5 0,63859 0,443
23 7,5 30 5 1,97593 0,434
60 2,5 1,59891 0,406
25 2,5 30 5 0,
0,445
9033 9034 0,445
с их вязкоупругими и температурными свойствами.Скользящий контакт двух материалов приводит к выделению тепла на неровностях и, следовательно, к увеличению температуры поверхности раздела, что влияет на вязкоупругие свойства в ответ на напряжение материала, адгезию и поведение переноса [15]. Увеличение скорости скольжения увеличивает температуру на поверхности трения, что может серьезно ухудшить механические свойства композитов и привести к серьезным потерям материала. Таким образом, скорость износа увеличивается с увеличением скорости скольжения для данной нагрузки и условий материала.Однако увеличение нормальной нагрузки может привести к раннему образованию переводных пленок, а дальнейшее увеличение нагрузки может привести к упаковке переводных пленок. Эти сжатые и когезионные трибопленки способствуют снижению скорости износа [16]. Таким образом, скорость износа показала тенденцию к снижению для диапазона нагрузок (30–90 Н), рассматриваемого в настоящем исследовании. Также наблюдается резкое снижение скорости износа при увеличении нагрузки с 30 до 60 Н, тогда как плавное уменьшение скорости износа наблюдается при увеличении нагрузки с 60 до 90 Н.Эта тенденция может быть связана с обратным переносом частиц износа на поверхность образца при увеличении нагрузки с 60 до 90 Н. Из графика основных эффектов видно, что наполнители PTW улучшают износостойкость композитов. Эти керамические усы, являющиеся хорошим термостойким материалом, могут выдерживать жесткие условия скольжения и защищать эпоксидную матрицу и стекловолокно от серьезных повреждений или разрушения. Этот аргумент дополнительно подтверждается изображениями, полученными с помощью SEM, и обсуждается в разделе 3.6. Снижение скорости износа за счет включения наполнителей PTW – широко известное явление [4–9]. В нашем более раннем исследовании [17] исследования износа при сухом скольжении композитов эпоксидная смола / PTW (без стекловолокна) наблюдались аналогичные результаты.
График основных эффектов (рис. 5 (а)) показывает, что оптимальные значения параметров для минимизации скорости износа имели место, когда скорость скольжения находится на уровне 1, а нормальная нагрузка и содержание наполнителя находятся на уровне 3. График взаимодействия для удельная скорость износа показана на рисунке 5 (б).Хорошо известно, что взаимодействия не происходят, когда линии на графиках взаимодействия параллельны, а сильные взаимодействия возникают, когда линии пересекаются [18]. Изучение рисунка 5 (b) показывает небольшое взаимодействие между параметрами теста.
3.3. Влияние параметров управления на коэффициент трения
График основных эффектов для коэффициента трения гибридных композитов показан на рисунке 6 (а). Этот график показывает, что содержание наполнителя является наиболее влиятельным параметром, влияющим на коэффициент трения, за которым следуют нормальная нагрузка и скорость скольжения.Ясно, что COF показывает тенденцию к уменьшению, а затем к увеличению с изменением скорости скольжения. Однако COF уменьшается при нормальной нагрузке и увеличивается с увеличением содержания усов, как и ожидалось. Изменение коэффициента трения с приложенной нагрузкой следует
где – константа, которая зависит от нескольких факторов, включая форму и распределение неровностей и объемные свойства полимера, является приложенной нагрузкой, а также является константой, ее значение остается неизменным [15].Согласно этому уравнению коэффициент трения уменьшается с увеличением приложенной нагрузки, и такая же тенденция наблюдается в настоящем исследовании для выбранного диапазона нормальных нагрузок. Quaglini и Dubini [19] также продемонстрировали обратную зависимость между COF и приложенным давлением в случае трения различных полимеров о гладкий лист из нержавеющей стали. Факторы, которые, как ожидается, уменьшат скорость износа при нагрузке, также повлияли на снижение коэффициента трения при нормальной нагрузке.
Связь, наблюдаемая между скоростью скольжения и COF, более сложна.COF сначала уменьшается с увеличением скорости с 2,5 м / с до 5 м / с, а затем немного увеличивается, когда скорость скольжения увеличивается до 7,5 м / с. Причину такой тенденции можно объяснить следующим образом. При увеличении скорости до 5 м / с пластическая деформация эпоксидной матрицы преобладает и образует тонкий переносящий слой между скользящими материалами. Битое стекловолокно вместе с наполнителями PTW способствуют сохранению фрикционной пленки в течение более длительного времени. Это приводит к легкому сдвигу во время скольжения и снижает силу трения.При дальнейшем увеличении скорости потери материала с поверхности композита увеличиваются, что очевидно из конкретных данных по износу, и это приводит к увеличению абразивной силы из-за наличия большего количества фрагментов стекловолокна и керамических усов на границе раздела. . Это способствует увеличению значений коэффициента трения. Тенденция к уменьшению, а затем к увеличению силы трения со скоростью скольжения также объясняется в литературе [20]. Общеизвестно, что неорганические наполнители всегда увеличивают абразивную силу во время процесса трения [21].Таким образом, ожидается, что COF будет увеличиваться с увеличением содержания PTW, что также является наблюдением, сделанным в настоящем исследовании.
График двустороннего взаимодействия для COF представлен на рисунке 6 (b). Этот график показывает, что эффект взаимодействия скорости скольжения и содержания наполнителя самый высокий. Остальные параметры показывают меньше эффектов взаимодействия. Графики основных эффектов и эффектов взаимодействия помогают визуализировать влияние каждого фактора и его комбинации на результативность и определить, какие факторы имеют наибольшее влияние.Однако необходима проверка статистических гипотез, чтобы определить, значимы ли какие-либо из этих эффектов. Для выходных данных выполняется дисперсионный анализ (ANOVA), который состоит из одновременных проверок гипотез для определения значимости каких-либо эффектов.
3.4. Статистический анализ отклонений (ANOVA)
ANOVA – это метод статистического проектирования, используемый для разделения отдельных эффектов от всех контрольных факторов. Процентный вклад каждого контрольного фактора используется для измерения соответствующего воздействия на качественную характеристику [17].Таблицы 6 и 7 показывают результаты ANOVA с удельной скоростью износа и коэффициентом трения гибридных композитов. Последний столбец в таблицах 6 и 7 показывает процент вклада каждого параметра и их взаимодействия. Таблица 6 показывает, что скорость скольжения, нормальная нагрузка и содержание наполнителя являются определяющими факторами износа композитов. Таким образом, нагрузка и содержание наполнителя показали почти равное влияние на скорость износа. Взаимодействие между скоростью и нормальной нагрузкой, а также между нагрузкой и содержанием наполнителя является существенным элементом модели взаимодействия.Влияние взаимодействия между скоростью и содержанием наполнителя незначительно, а вклад ошибки в ANOVA для скорости износа составляет всего 0,26%. Из таблицы 7 видно, что содержание наполнителя, нормальная нагрузка и скорость скольжения являются факторами, которые контролируют значения коэффициента трения гибридных композитов. Взаимодействие между скоростью и содержанием наполнителя является преобладающим членом модели взаимодействия, а другие модели взаимодействия менее значимы, а вклад ошибки в ANOVA для COF составляет только 0.47%. Понятно, что скорость скольжения и содержание наполнителя являются преобладающими факторами, которые контролируют скорость износа и коэффициент трения гибридных композитов, соответственно. Настоящий анализ показывает, что контрольные параметры, выбранные в исследовании, а также их взаимодействия имеют как статистическую, так и физическую значимость (процентный вклад> ошибка) в характеристиках скольжения в сухом состоянии композитов эпоксид / стекло / PTW.
Источник DOF Seq SS Adj SS Adj MS -test -value 3 9353 (%) Скорость скольжения () 2 2.06212 2,06212 1,03106 669,36 0,000 44,19
Нормальная нагрузка () 2 1,08337 2
9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9034 содержание () 2 1.06880 1.06880 0.53440 346.93 0.000 22.91
4 0.30911 0,30911 0,07728 50,17 0,000 6,62
4 0,02761 0,02761 0,006903 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9034 9 0,02761 0,006903 903 0,10280 0,10280 0,02570 16,68 0,001 2,20
Ошибка 8 0,01232 0.01232 0,00154 0,26
Всего 26 4.66613 903 , -Sq = 99,74%, -Sq (прил.) = 99,14%.
DOF: степени свободы; Seq SS: последовательная сумма квадратов; Adj SS: скорректированная сумма квадратов; Adj MS: скорректированные средние квадраты; : процент взноса.
-test
9034 значение 903 0337 Нормальная нагрузка () 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9033 9034 9033 9034
Источник DOF Seq SS Adj SS Adj MS
Скорость скольжения () 2 0,0008650 0,0008650 0,0004325 102,88 0,000 12,07
20015503 0,0015503 0,0007751 184,40 0,000 21,64
Содержание наполнителя () 2
9033 9033 9033 9033 9033 0,0043983 0,0043934 4 0,0000257 0,0000257 0,0000064 1,53 0,282 0,36
4 0.0002117 0,0002117 0,0000529 12,59 0,002 2,95
4 0,0000797 0,0000797 0,0000336 0,0000336 0,0000042 0,47
Итого 26 0.0071643 100
= 0,00205029, -Sq = 99,53%, -Sq (прил.) = 98,47
3.5. Модели множественной регрессии
Взаимосвязь между контрольными факторами (скорость скольжения (), нормальная нагрузка () и содержание наполнителя ()) и выходными характеристиками (удельная скорость износа и коэффициент трения) получают с помощью множественного регрессионного анализа.В конечном итоге, следующие регрессионные модели соответствуют скорости износа и коэффициенту трения.
Коэффициент детерминации () для удельной скорости износа составляет 95,5%, а для COF – 89%. Это ожидаемый результат, поскольку композит эпоксид / стекло / PTW имеет многофазную структуру и трение, а данные об износе обычно разрознены. Из индивидуальных уравнений регрессии следует, что скорость износа гибридных композитов может быть описана более точно, чем COF. Низкое значение (89%) для COF связано с изменяющимися условиями контакта во время скольжения, главным образом из-за присутствия двух неорганических наполнителей (битое стекловолокно и керамические усы).Значение константы в предыдущих уравнениях является пересечением плоскости и является средним значением отклика для всех проведенных экспериментов [22]. Значение этой постоянной зависит не только от основных параметров, и, которые рассматриваются в данном исследовании, но и от экспериментальных отклонений, таких как вибрации станка, условия окружающей среды и качество поверхности как штифта, так и диска [23]. . Коэффициент контрольных переменных и его взаимодействия дает меру влияния соответствующих факторов на результаты теста.Из (4) видно, что скорость скольжения () имеет наибольшее влияние, за ней следует содержание наполнителя (), затем эффект взаимодействия между и (). Нормальная нагрузка () и другие взаимодействия оказывают менее значительное влияние на скорость износа. Уравнение (5) снова указывает на то, что скорость скольжения (), за которой следует содержание наполнителя (), оказывает значительное влияние на коэффициент трения композитов. Однако влияние других переменных на COF очень невелико. Положительные значения коэффициентов предполагают, что скорость износа композитов увеличивается с увеличением связанных переменных, тогда как отрицательные значения коэффициентов указывают на противоположный эффект.Таким образом, согласно (4), скорость износа композитов увеличивается с увеличением скорости скольжения и уменьшается с увеличением нормальной нагрузки и содержания наполнителя. Эти наблюдения хорошо согласуются с изменениями, представленными на графике основных эффектов для конкретной скорости износа (рис. 5 (а)). Аналогичным образом, (5) показывает, что коэффициент трения композитов уменьшается с увеличением скорости скольжения и нормальной нагрузки, но увеличивается с увеличением содержания наполнителя. Они также почти согласуются с наблюдениями, сделанными на графике основных эффектов для COF (рис. 6 (а)). Максимальное отклонение, наблюдаемое между экспериментальными значениями и рассчитанными по предыдущим уравнениям регрессии, составляет 12.46% для удельной скорости износа и 2,28% для коэффициента трения. Таким образом, полученные ранее уравнения множественной регрессии коррелируют оценку скорости износа и коэффициента трения с разумной степенью приближения.
3.6. Морфология изношенной поверхности
Морфология изношенных поверхностей композитов с помощью сканирующего электронного микроскопа представлена на рисунке 7. Эти изношенные поверхности соответствуют образцам композитов C1, C2 и C3 при самых высоких условиях скольжения (90 Н, 7,5 м / с и 4,2 км). Эти SEM-изображения ясно показывают влияние содержания PTW на износ композитов.Изношенная поверхность образца C1 (рис. 7 (а)) показывает различные морфологические структуры, такие как разрыв волокна (обозначенный буквой «А»), пластическая деформация матрицы и обнажение длинных волокон, а также некоторые частицы износа, прикрепленные к поверхность образца (обозначена буквой «C»). Сильный разрыв волокна указывает на плохую износостойкость композитов С1. СЭМ-изображение для образца C2 на рисунке 7 (b) показывает разрыв только нескольких волокон (помеченных как «A»). Отпечатки (обозначенные буквой «B»), оставшиеся после удаления волокна из-за жестких условий скольжения, также можно увидеть на Рисунке 7 (b).Меньшее количество случаев обрыва волокна и удержания длинных волокон в образцах C2 указывает на положительный эффект от загрузки наполнителей PTW. Изношенная деталь образца C3 (рис. 7 (c)) показывает сравнительно гладкую изношенную поверхность, на которой отсутствуют случаи серьезного повреждения / удаления волокна. Обращаясь к Фигуре 7 (c), можно утверждать, что увеличение COF в основном происходит из-за трения волокон (обозначенных как «D») с поверхностью диска. Изношенная поверхность образца C3 показала меньше видимых волокон по сравнению с образцами C2 и C1.Это указывает на то, что в образцах C3 наполнители PTW смогли принять на себя часть приложенной нормальной нагрузки. Более того, армирующий эффект наполнителей PTW может уменьшить разрушение волокна за счет снижения концентрации напряжения на волокнах [8]. Микрофотографии изношенной поверхности показали, что основным механизмом износа в образцах C1 может быть усталостное истирание, которое в образцах C3 сменилось адгезионным истиранием. Механизмы износа, интерпретированные из представленных здесь изображений SEM, соизмеримы с механизмами, предложенными Kishore et al.[24] в связи с исследованиями композитов стекло / эпоксидная смола с различными керамическими наполнителями. Удельная скорость износа при максимальных условиях скольжения, наблюдаемых в исследовании, составляет 1,41032 × 10 ⁻⁵ мм ³ / Нм для композитов C1 и 0,99336 × 10 ⁻⁵ мм ³ / Нм для композитов C3. Это означает, что скорость износа снизилась почти на 30% за счет увеличения содержания наполнителя с 2,5 до 7,5 мас.% В композитах стекло / эпоксидная смола. Однако наблюдаемые значения COF лежат между 0,39 и 0.45, что является предпочтительным диапазоном для фрикционных материалов [8].
Всегда интересно отметить взаимосвязь трибологических и механических свойств полимерных композитов. В настоящем исследовании улучшение коэффициента трения и износостойкости гибридных композитов можно отнести к улучшению свойств твердости композитов с содержанием PTW (таблица 4), тем самым подтверждая уравнение Арчарда, связывающее скорость износа и твердость материалов [25].
4. Выводы
Систематически исследовалось влияние содержания PTW на скорость изнашивания и коэффициент трения гибридных композитов. Из наблюдений, сделанных в ходе исследования, можно сделать следующие выводы. (1) Добавление повышенного содержания вискеров увеличило плотность, твердость, коэффициент трения и износостойкость композитов эпоксид / стекло / PTW. (2) Результаты дисперсионного анализа показали, что наиболее значимыми переменными, влияющими на скорость износа при скольжении, являются: скорость скольжения (44.19%), нормальная нагрузка (23,22%), содержание наполнителя (22,91%), эффект взаимодействия скорости скольжения с нормальной нагрузкой (6,62%) и нормальная нагрузка с содержанием наполнителя (2,20%) в выбранном диапазоне параметров. ANOVA также показал, что наиболее значимыми факторами, влияющими на характеристики трения, являются содержание наполнителя (61,40%), нормальная нагрузка (21,64%), скорость скольжения (12,07%) и влияние взаимодействия скорости скольжения с содержанием наполнителя (2,95%) в выбранных пределах. диапазон параметров. (3) Результаты полиномиальных моделей, разработанных с помощью регрессионного анализа, хорошо согласуются с экспериментальными значениями.Сравнение экспериментальных значений и результатов регрессионной модели показало максимальную ошибку 12,46% для удельной скорости износа и 2,28% для коэффициента трения. (4) СЭМ-изображения отобранных образцов показали изменение механизма износа от усталостного истирания к адгезионному. истирание с загрузкой наполнителей PTW и хорошо согласуются с экспериментальными данными. Исследование показало, что использование PTW в качестве гибридного армирования в системах эпоксидная смола / стекло может эффективно улучшить характеристики износостойкости при сухом скольжении.Этот материал может быть использован в будущем для разработки компонентов, предназначенных для работы с низким износом и умеренным трением.
Благодарности
Авторы благодарят директора, директора и проректора инженерного колледжа Св. Джозефа, Мангалор, за их поддержку в проведении этой исследовательской работы. Также выражаем благодарность и признательность руководству, директору и начальнику отдела машиностроения SDMIT, Уджире, Карнатака, Индия, за предоставление высокоскоростной, высоконагруженной установки «штифт на диск».
Испытания на износ и измерение износа
Испытания на износ и измерение износа
Автор: К. X. Ли, Бирмингемский университет, Великобритания
Почему испытания на износ?
Испытание на износ проводится для прогнозирования характеристик износа и исследования механизма износа.
Две конкретные причины:

– С точки зрения материала испытание проводится для оценки износостойкости материала, чтобы определить, подходит ли этот материал для конкретного случая износа.
– С точки зрения инженерии поверхности, испытание на износ проводится для оценки возможности использования определенной технологии инженерии поверхности для уменьшения износа для конкретного применения и для исследования влияния условий обработки (параметров обработки) на характеристики износа. , так что могут быть реализованы оптимальные условия обработки поверхности.
Три уровня испытаний на износ
Испытание на износ выполняется на трех уровнях, а именно:

(1) лабораторный тест,
(2) испытание имитации компонентов,
(3) эксплуатационные испытания.

Мы можем использовать пример, чтобы описать разницу между каждым типом теста. Была разработана новая технология обработки поверхности (SE), которая потенциально может быть использована для повышения износостойкости деталей тазобедренного сустава металл-металл (для человеческого тела). Возможно, идеальная и логическая последовательность испытаний на износ в этом примере будет следующей:

Этап 1 Лабораторные испытания с небольшими образцами первоначально проводятся в условиях испытаний, смоделированных настолько, насколько это возможно, чтобы определить, требует ли технология обработки поверхности дальнейшего рассмотрения, и если да, то выяснить, при каких условиях обработки, наибольшее улучшение износостойкости может быть достигнут.

Этап 2 На следующем этапе оптимизированные условия обработки поверхности будут использоваться для обработки некоторых реальных деталей соединения, например головка или чаша бедренной кости, которые затем будут проверены на имитаторе тазобедренного сустава, при этом условия тестирования будут контролироваться как можно ближе к условиям реального человеческого сустава, например, смазка жидкостью тела, температура около 37 ° C и движется как человек, идущий или бегущий.

Стадия 3 Только тогда, когда детали с обработанной поверхностью выдерживают испытания моделирования и действительно показывают значительно улучшенную износостойкость, но без потери других свойств (например,грамм. коррозия и биосовместимость), можно ли проводить эксплуатационные испытания. Детали сустава с обработанной поверхностью будут имплантированы в человеческое тело и проверены (контролироваться) в течение длительного периода времени, если не будет немедленных побочных эффектов после имплантации.
Как мы видим, имитационные испытания и эксплуатационные испытания дают более надежные результаты, однако лабораторные испытания являются дешевыми, безопасными и быстрыми и, таким образом, служат наиболее полезной функции. В следующих разделах мы познакомим вас с методами лабораторных испытаний на износ.Будут представлены принципы работы трех широко используемых лабораторных тестеров износа, после чего будут представлены методы измерения износа. Пример лабораторных испытаний и измерений износа можно найти в небольшом тематическом исследовании.
Лабораторный метод испытаний на износ
Аппарат для испытания на износ называется измерителем износа, триботестером или трибометром. Приставка «трибо-» относится к износу, трению и смазке. Многие, а возможно, и более нескольких сотен различных устройств и процедур для испытаний на износ используются в лабораториях по всему миру и описаны в технической литературе.Каким бы большим ни было различие одного устройства по сравнению с другим, тестер износа всегда будет включать два компонента, нагруженных друг против друга и перемещающихся относительно друг друга. Движение может приводиться в движение двигателем или электромагнитным устройством. Для удобства исследуемый материал или компонент обычно называют образцом, а другой – контртелом. В качестве примеров ниже приводится принцип работы трех наиболее широко используемых лабораторных тестеров износа.
Рис.1: Тестер абразивного износа
Пример 1: Измеритель абразивного износа
На рис. 1 схематически изображен прибор для испытания на абразивный износ, в котором колесо или шарик приводится в движение двигателем, вращающимся и скользящим по неподвижному образцу в присутствии абразивных частиц. Образец имеет форму пластины или блока. Контактное давление регулируется собственным весом через рычаг нагрузки. Абразивные частицы, такие как диоксид кремния, добавляются через сопло, соединенное с бункером наверху, что приводит к трехчастному износу.По истечении заданного времени работы образец удаляется и измеряется износостойкость. Параметры, которые необходимо контролировать, включают контактную нагрузку, скорость скольжения, тип абразивных частиц и их расход.
а) Колесо на колесе б) Колесо на колесе
Рис. 2: Расположение образцов при испытании на износ при скольжении при качении
Пример 2: Тестер износа скольжения при качении
Тестер износа качения-скольжения – самый популярный трибометр для исследования износа, а также фрикционного поведения материалов в условиях качения, скольжения или их комбинации.Два диска (колеса), как показано на рис. 2а), закреплены на двух параллельных валах и прижаты друг к другу под постоянной контактной нагрузкой. Приводимые двигателем через зубчатую передачу, образцы вращаются вместе с валами. Скорость вращения можно регулировать, так что, когда линейные скорости двух колес в точке контакта равны (V1 = V2), достигается чистый контакт качения. Когда V1 и V2 различны (V1? V2) и оба колеса вращаются, может быть реализовано комбинированное качение-скольжение.Когда один образец зафиксирован, а другой вращается, износ представляет собой чистое скольжение. В этом случае фиксированный образец может быть блоком, поэтому используется имя блока на колесе. В контактную зону могут быть добавлены абразивные частицы, что обеспечивает испытание на абразивный износ трех частей.
а) машина для установки пальцев на диск
б) расположение на образцах б) геометрия штифта
Рис. 3: Схема испытания на износ штифт-диск и расположение образцов
Пример 3 : Тестер износа пальца на диске
В тестере износа «штифт на диске» штифт прикладывается к плоскому вращающемуся образцу диска, так что машина описывает круговой путь износа.Станок можно использовать для оценки износостойкости и фрикционных свойств материалов в условиях чистого скольжения. Образцом может служить либо диск, либо штифт, а другой – контртел. Могут использоваться штифты различной геометрии. Удобный способ – использовать шарик из имеющихся в продаже материалов, таких как подшипниковая сталь, карбид вольфрама или оксид алюминия (Al2O3), в качестве противовеса, так что используется название шарик-на-диске.
Измерение / количественная оценка износа
Измерение износа выполняется для определения количества материала, удаленного (или изношенного) после испытания на износ (и в действительности после того, как деталь находится в эксплуатации в течение определенного периода времени).Износ материала можно выразить как потерю веса (массы), потерю объема или изменение линейных размеров в зависимости от цели испытания, типа износа, геометрии и размера испытательных образцов, а иногда и от наличия средство измерения.
Общие методы измерения износа включают использование прецизионных весов для измерения потери веса (массы), профилирование поверхностей или использование микроскопа для измерения глубины износа или площади поперечного сечения следа износа с целью определения потери объема износа или линейное изменение размеров.

Потеря массы
Измерение потери массы с помощью прецизионных весов – удобный метод измерения износа, особенно когда изнашиваемая поверхность имеет неправильную и несимметричную форму. Образец, подлежащий измерению, тщательно очищают и измеряют вес до и после испытания на износ. Разница в весе до и после испытания представляет собой потерю веса, вызванную износом. Единицей измерения может быть грамм (г) или миллиграмм ( µ г) .

Потеря объема
Объем износа обычно рассчитывается по глубине, длине, ширине и / или профилю следа износа (следа) износа в соответствии с геометрией следа / следа износа. Поверхностный профилометр, например для измерения используется тип щупа, а иногда и микроскоп со шкалой. Единица измерения потери объема износа – мм3 или мкм3. Потеря объема при износе позволяет лучше сравнить износ материалов с разной плотностью.Однако нелегко измерить потерю объема, когда след износа нерегулярный. В этом случае сначала может быть измерена потеря массы, и потеря объема рассчитана, если материалы однородны и его плотность известна.

Потеря линейных размеров
Измерение износа по линейному изменению размера очень полезно во многих инженерных ситуациях, когда определенный размер, такой как длина, толщина или диаметр, более важен для нормального функционирования системы. Поверхностный профилометр, e.грамм. можно использовать щуп, микрометр или микроскоп. Единицей измерения потери линейных размеров может быть мкм или мм.

Коэффициент износа
Скорости износа – это результаты расчета, отражающие потерю массы при износе, потерю объема или изменение линейных размеров при единице приложенной нормальной силы и / или единичного расстояния скольжения. Скорость износа можно выразить по-разному. Примеры приведены в таблице 1.

Износостойкость
Износостойкость – это термин, часто используемый для описания противоизносных свойств материала.Однако научное значение износостойкости расплывчато, и не существует конкретной единицы для описания износостойкости. Тем не менее, величина, обратная потере массы или потере объема, иногда используется в качестве (относительной) износостойкости. Отношение потерь на износ для эталонного материала по сравнению с исследуемым материалом при тех же условиях испытаний также можно использовать в качестве относительной износостойкости. В любом случае, если дано числовое значение износостойкости, следует четко указать его значение.
Коэффициент трения и скорость износа различных материалов, скользящих по нержавеющей стали: статья журнала Science & Engineering
Предварительный просмотр статьи
Наверх
1.Введение
Изучение механики трения и взаимосвязи между трением и износом восходит к шестнадцатому веку, почти сразу после изобретения закона движения Ньютона. Это наблюдали несколько авторов (Archard, 1980; Aronov et al., 1983, 1984a, 1984b, 1984c; Berger et al., 1997; Bhushan, 1999a; Lin & Bryant, 1996; Ludema, 1996; Oktay & Suh, 1992). ; Saka et al., 1984; Suh & Sin, 1980; Tabor, 1987), что изменение трения зависит от межфазных условий, таких как нормальная нагрузка, геометрия, относительное движение поверхности, скорость скольжения, шероховатость поверхности трущихся поверхностей, тип материал, жесткость системы, температура, прерывистое скольжение, относительная влажность, смазка и вибрация.Среди этих факторов нормальная нагрузка и скорость скольжения – два основных фактора, которые играют важную роль в изменении трения. В случае материалов с поверхностными пленками, которые либо наносятся намеренно, либо образуются в результате реакции с окружающей средой, коэффициент трения не может оставаться постоянным в зависимости от нагрузки. Во многих металлических парах в режиме высокой нагрузки коэффициент трения уменьшается с увеличением нагрузки. Бхушан (1996) и Блау (1992) сообщили, что повышенная шероховатость поверхности и большое количество частиц износа, как полагают, ответственны за снижение трения при более высоких нагрузках.Было замечено, что коэффициент трения может быть очень низким для очень гладких поверхностей и / или при нагрузках от микроньютонов до наноньютонов (Bhushan, 1999b; Bhushan & Kulkarni, 1996). Третий закон трения, который гласит, что трение не зависит от скорости, обычно не выполняется. Трение может увеличиваться или уменьшаться в результате увеличения скорости скольжения для различных комбинаций материалов. Повышение температуры обычно приводит к размягчению металла в случае металлов с низкой температурой плавления.Бхушан (1999a) сообщил, что повышение температуры может привести к твердофазному превращению, которое может улучшить или ухудшить механические свойства. Наиболее резкий эффект возникает, если металл приближается к точке плавления и его прочность быстро падает, а явления термодиффузии и ползучести становятся более важными. В результате повышенная адгезия на контактах и пластичность приводят к увеличению трения. Увеличение коэффициента трения со скоростью скольжения за счет большего прилипания материала контртела (штифта) к диску.
Сообщалось (Chowdhury & Helali, 2008a; Chowdhury et al., 2009a, 2090b, 2011), что коэффициент трения металлов и сплавов показал различное поведение в разных рабочих условиях. Коэффициент трения различных пар материалов при различных нормальных нагрузках и скоростях скольжения исследовали Chowdhury et al.
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Винторезные станки
Вопросы и ответы
Карусельные станки
Советы мастера
Станок 1М63
Токарные станки
Фрезерные станки
Разное
2019 © Все права защищены. Карта сайта