Мета роботи: вивчити вплив різних середовищ на процес зношування матеріалів.

 

7.1 Короткі теоретичні відомості

 

Зношування - процес відділення матеріалу з поверхні твердого тіла та (або) збільшення його залишкової деформації при терті, що проявляється у поступовій зміні розмірів та (або) форми тіла.

Знос – результат зношування, визначається у встановлених одиницях (довжини, об’єму, маси та інш.).

Швидкість зношування - відношення значення зносу до інтервалу часу, на протязі котрого він виник.

Зносостійкість – властивість матеріалу проявляти опір зношуванню в певних умовах тертя, що оцінюється величиною зворотньою до швидкості зношування або інтенсивності зношування.

Абразивним матеріалом називається мінерал штучного або природного походження, зерна якого мають достатню твердість і мають властивість різати (дряпати).

Абразивне зношування - це руйнування поверхні деталі в результаті її взаємодії з твердими частками. У ролі таких часток виступають:

- нерухомо закріплені тверді зерна (наприклад, шанжирування твердими частинками м’яких антифрикційних матеріалів).

- незакріплені частки, що входять у контакт із поверхнею деталі (копати землю). Наприклад, насипні вантажі при їхньому транспортуванні, абразивні частки в ґрунті при роботі машин, що оброблюють грунт.

- вільні абразивні частки, що втягуються в потік рідиною або газом (гідроабразивне або газообразивне зношування).

- вільні частки в зазорі пари тертя.

Під абразивне зношування підпадають деталі сільськогосподарських, будівельних, гірничих, транспортних та транспортуючих пристроїв, вузли металургійного обладнання, труби та насоси земснарядів та інших.

На процес абразивного зношування впливає природа абразивних частинок, властивості зношувальних поверхонь, величина навантаження на пару тертя та інші фактори. Загальним для абразивного зношування є механічний характер руйнування поверхні.

Абразивні частки відрізняються і характеризуються розміром, формою, твердістю.

Якщо твердість абразивного матеріалу нижче, ніж твердого металу, то знос не залежить від різниці твердості і швидко зменшується з підвищенням у такій різниці. Якщо твердість абразиву значно перевищує твердість металу то знос не залежить від різниці твердості. Якщо ж метал по твердості досягає хоча б 60% від твердості абразиву, то знос його різко сповільнюється.

Якщо для металів застосовують свої методи і міри твердості (по Брюнелю, Роквелу і т.д.), то для абразивних часток (мінералів) твердість вимірюють по шкалі Мооса. Найбільш м’який матеріал тальк – 1, алмаз – 10, корунд – 9, кварц – 7.

Процес поверхневого руйнування речовини під впливом зовнішнього середовищаназивається – ерозією. Під ерозією розуміють руйнування поверхні матеріалу внаслідок механічного впливу високошвидкісного потоку рідини, газу або пари.

Ерозійний вплив високошвидкісного потоку рідини, газу або пари містить у собі тертя суцільного потоку і його ударів об поверхню. У результаті відбувається розхитування і вимивання окремих обсягів матеріалів.

Якщо потік містить абразивні частки, то зношування стає ерозійно-абразивним.

Корозійно-механічне зношування – зношування в результаті механічної взаємодії, що супроводжується хімічною та (або) електричною взаємодією матеріалу з середовищем.

Окислювальне зношування – зношування, при якому переважає хімічна реакція матеріалу з киснем або окислюючим оточуючим середовищем.

На інтенсивність абразивного зношення значний вплив мають вологість та агресивність середовища. Так при наявності в абразиві вологи (водопровідної води) біля 1% інтенсивність зношування збільшується в 1,2...2,7 рази.

При терті стальних зразків в кислотному середовищі (розчин оцтової кислоти) питомий вміст водню в поверхневих шарах збільшується в 4,2...4,8 разів.

 

7.2 Обладнання та матеріали

 

Лабораторна установка (рис. 7.1), зразки, вода, абразивний матеріал, набір важелів, штангенциркуль, ваги.

 

 

Рисунок 7.1. Схема навантаження зразків

 

Хід виконання роботи

 

Провести зношування зразка під різним навантаженням (830г, 1660г, 2490г) без агресивного середовища та під дією агресивного середовища (час проведення досліду 3 хвилини).

Після кожного досліду фіксувати величину L (рис. 7.2) або масу зразка та розраховувати знос у одиницях об’єму.

 

 

Рисунок 7.2. Схема для розрахунку величини зносу

 

Всі експериментальні та розрахункові дані занести до таблиці.

Побудувати залежність швидкості зношування від навантаження в різних середовищах.

Побудувати графіки залежності зносостійкості від навантаження в різних середовищах.

За результатами випробувань і відповідно до мети роботи роблять відповідні висновки.

 

7.4 Контрольні запитання

7.4.1 Що називається абразивним матеріалом?

7.4.2 Характеристика абразивного зносу.

7.4.3 Залежність швидкості абразивного зносу від твердості абразивних частинок.

7.4.4 Що таке ерозія?

7.4.5 Характеристика корозійно-механічного зношування.

Рекомендована література

1. Бадвин Г.М. Справочник строителя. – М.: АСВ, 2003.

2. Воробьев В.А. Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов. – М.: Высш. шк., 1972. – 262 с.

3. Воробьев, В.А. Строительные материалы: учебник/ В.А. Воробьев, А.Г. Комар. – М.: Стройиздат, 1976. – 478 с.

4. Горчаков Г.І., Баженов Ю.М. Строительные материалы. – М.:Стройиздат, 1986.

5. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Основи бетоноведения. – СПб: ООО Строй бетон, 2006. – 689 с.

6. Искусственные пористые заполнители и бетоны на их основе: Справ. пособие/ Под ред. проф. Ю.П. Горлова. – М.: Стройиздат, 1987. – 302 с

7. Ицкович С. М. Заполнители для бетона. – Минск: Вышэйш. шк., 1983. – 214 с.

8. Попов Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. – М.: Высш. шк., 1984. – 168 с.

9. Рыбьев, И.А. Общий курс строительных материалов: учебник/ И.А. Рыбьев. – М.: Высш. шк., 1987. – 583 с.

10. Стройиндустрия и промышленность строительных материалов: Энциклопедия/ К.В. Михайлов, И.Е. Путляев, В.Н. Ярмаковский и др. – М.: Стройиз- дат, 1999.