ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

При оценке износостойкости исследовались пары из конструкционных, легированных и инструментальных сталей, а также высоколегированных и специальных чугунов (Ст. 20, 18ХГТ, 38ХМЮА, спец. чугун и 40-60), термообработанные согласно ТУ. Условия испытания: смазки - ТАД-17 и М10Г, скорость скольжения от 0,08 м/с до 5 м/с; нагрузка от 0,1 МПа до 10 МПа, а на линейном контакте до 500 Н на длине 20 мм и температура испытаний до 1070 К. Испытания в условиях нормальных температур проводились на модернизированной машине МИ-1М по схеме "цилиндрический образец - колодка". Оценка линейной величины износа осуществлялась профилогра-фированием с использованием естественной базы. Для испытаний в условиях повышенных температур использовалась модернизированная машина МАСТ- i, позволяющая производить испытания до 1370 К. Измерение износа верхнего сферического образца осуществлялось на микроскопе УИМ-21 с пересчетом его в объемную величину.

Анализ результатов лабораторных испытаний износостойкости образцов в условиях нормальных температур (290 К) показывает, что во всем диапазоне исследований интенсивность износа хромоникелевых покрытий в 2...4 раза меньше, чем изучаемых сталей и чугунов. Однако следует отметить, что при анализе начального участка кривых износа и коэффициента трения видно, что пары трения с хромоникелевым покрытием имеют более длительный период приработки.

Анализ результатов исследований изнашивания в условиях повышенных температур показывает, что наблюдается общая закономерность увеличения величины износа от Т = 290 К до Т = 670 К, которая особенно заметна при Т = 970 К. От Т = 670 К до Т = 970 К можно отметить небольшой рост величины износа, а для пар "покрытие-покрытие" - практически постоянную его величину. Наибольший износ трущихся поверхностей во всех случаях наблюдается в паре "ЗХ2В8 - чугун", наименьший - в паре "покрытие-покрытие" и промежуточный - в паре "ЗХ2В8 - покрытие". Металлографические исследования чугуна показывают, что до 870 К с его структурой существенных изменений не происходит, хотя при Т = 820 К начинается распад цементита (fе ₃С). После 870 К этот процесс интенсифицируется с выделением графита в зоне контакта. На стали 38ХМЮА в интервале от Т = 290 К до Т = 840 К образуется окисная пленка тренияfе₂О₃. При Т і870 К образовалась более сложная пленкатипа fеО + fе₂О₃+ fе₃О₄. Наблюдается и резкое падение твердости стали с Н = 6940...7800 Н/мм ² (Т = 290 К) до Нv= 500 Н/мм ² (Т = 1070 К). Дифракционный анализ дорожки трения покрытия показывает, что при Т = 290 К образуется окисная пленкаnio, сохраняющаяся до Т = 670 К. При Ті670 К образуется более сложная пленка, состоящая изnio+nicr₂o₄+ cr₂o₃, а при Ті870 К -nicr₂o₄+ nicr₂o₃, которая менее "живуча", чемnio+nicr₂o₄+ cr₂o_3. Для одинаковых условий трения высота неровностей покрытия (установившийся режим трения) в 1,5…2 раза меньше, чем сталей и чугунов. Во всех случаях имеет место увеличение среднего радиуса кривизны неровностейrи уменьшение боковых углов микропрофиляtgq. Стабилизируется шаг неровностейs _m, а безразмерный комплексdуменьшается на 1,0...1,5 порядка в сравнении с исходным. Исследования коэффициента трения показывают, что наблюдается общая тенденция уменьшения (падения) коэффициента трения с повышением температуры испытаний, однако, в первые 20...30 мин. испытаний фиксируемое изменение коэффициента трения трудно проанализировать, так как происходит приработка пар трения и его величина постоянно изменяется в связи с образованием окисных пленок. Затем коэффициент трения стабилизируется и изменение его зависит от температуры испытаний.

При исследовании молекулярных взаимодействий пар трения использовалась методика, разработанная в Институте машиностроения АН СССР проф. Крагельским И.В. и Михиным Н.М.

Проведенные эксперименты показали, что молекулярная составляющая коэффициента тренияf _m,t_nи тангенциальная прочность молекулярной связи в парах «сталь - сталь» находятся в пределахf _m= 0,08. . . 0,1;t_n= 160 . . .260 Н/мм ², а в парах «покрытие - сталь»f _m= 0,046. . . 0,053;t_n= 70 . . .140 Н/мм ² (смазка ТАД-17).

При определении молекулярных взаимодействий в условиях повышенных температур использовалась установка Уфимского авиационного института. Исследовались реальные и предлагаемые пары «покрытие - АЛ2», «покрытие - 38ХМЮА» и «38ХМЮА - АЛ2» (эксперименты с чугуном не проводились по причине интенсивного выделения графита в зоне контакта). Результаты экспериментальных исследований без смазки показывают, что наблюдается общая закономерность паденияf _m, _nиt_nс увеличением температуры испытаний сt_n= 360 . . .400 Н/мм ² (Т = 290 К) доt_n= 15 . . .20 Н/мм ² (Т = 1100 К) для пары «покрытие - 38ХМЮА», а пар «покрытие - АЛ2» и «38ХМЮА - АЛ2» сt_n= 50 Н/мм ² (Т = 290 К) доt_n= 6,0 Н/мм ² (Т = 850 К). Во всех случаях сдвиговая прочность у пары «покрытие - АЛ2» меньше, чем у пары «38ХМЮА - АЛ2».