Прогнозирование абразивной износостойкости материалов на основе коэффициента деформационного упрочнения - Диссертация

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Научно-технологический комплекс «Фан ва Тараккиет» при Ташкентском Государственном Техническом Университете им. Прогнозирование абразивной износостойкости материалов на основе коэффициента деформационного упрочненияНесмотря на большой объем исследований в области трения и износа, проблема повышения абразивной износостойкости и прогнозирования свойств материалов для работы в абразивных средах остается на сегодняшний день актуальной. Анализ последних работ в области трения и износа и наши исследования показывают, что регулированием и управлением процесса изнашивания деталей машин необходимо заниматься еще в более ранних стадиях, т.е. в стадиях проектирования и изготовления. Обстоятельные исследования в области абразивного изнашивания выполнены отечественными исследователями для различных пар трений и среды: в условиях гидродинамического взаимодействия поверхностей трения академиком Лебедевым О.В.; для пар металл-хлопок академиком Махкамовым Р.Г.; для пар полимер-хлопок академиком Негматовым С.С.; для опор скольжения шпинделей хлопкоуборочных машин академиком Юлдашевым Ш.У.; в условиях резания профессором Балабековым М.Т.; в условиях с участием абразивных частиц в парах метал-метал профессором Икрамовым У.А., которые являются продолжением развития исследований видных зарубежных ученых Арчарда Д.Ф., Клейса И.Р., Крагельскоого И.В., Сорокина Г.М., Тенебаума М.М., Хрущева М.М. и многими другими учеными. Развивая исследования с использованием энергетических методов оценки износостойкости зарубежных ученых Берщадского Л.И, Костецкого Б.И., Кузнецова В.Д., Погодаева Л.И., Попова В.С., Протасова Б.В., Федорова В.В., Флайшера Г. и др., достигнуты определенные успехи учеными нашей страны: профессорами Джумабаевым А.Б., Махкамовым К.Х., Федоровым В.В. по изучению закономерностей трения и изнашивания различных трибосистем; профессорами Аликуловым Ж.Е., Меликовым В.В., Мухаммедовым А.А. по разработке износостойких материалов и технологии их получения. Приведенный обзор, позволил сделать вывод, что исследования энергетических соотношений при внешнем трении весьма перспективны и на основе их можно получить много ценного и интересного материала для объяснения ряда явлений сложной природы внешнего трения, использовать эти материалы для разработки соответствующих теоретических положений и способов применения, в частности, прогнозирования и оценки эксплуатационных свойств узлов трения машин в стадии их проектирования и изготовления, развиваемый Иргашевым А. и Хачатурьяном С.В.К настоящему времени наука о трении накопила громадный опыт, исследователями предложены различные гипотезы и теории, объясняющие природу и механизм изнашивания материалов трущихся поверхностей. В ранних работах по исследованию процессов трения и изнашивания преобладали чисто механические представления [1]. Позже появились представления о молекулярной природе трения, согласно которой трение обусловлено силами молекулярного взаимодействия поверхностей [2-3]. В настоящее время всеобщее признание получила молекулярно-механическая теория трения и износа, сформулированная И.В. Изнашивание при хрупком разрушении, заключающееся в наклепывании поверхностного слоя, охрупчивании и разрушении;[8] процесс абразивного изнашивания тоже представляет как царапание металла зернами абразива, большинство из которых оставляет пластически выдавленный след, а меньшая часть с благоприятно расположенными гранями снимает стружку. [5] считает, что основным процессом, вызывающим абразивный износ, является повторное деформирование (“передеформирование”) поверхностного слоя, в результате чего резко увеличивается число дефектов, возникают усталостные трещины и происходит хрупкое отделение частиц металла. Он определил, что даже при однократном прохождении абразивного зерна материал по краям выдавленной царапины является настолько предразрушенным, что легко отделяется другими абразивными зернами. Исследователями установлено, что не все абразивные частицы взаимодействуют с поверхностью трения, вызывая упругопластические деформации и износ. В работе [20] показано, что в условиях эксплуатации и в лабораторных исследованиях износ при гидроабразивном изнашивании происходит в основном в результате циклического усталостного передеформирования материала.В настоящее время в изучении трения и износа и в частности абразивного изнашивания наметилось три направления: механо-математическое, металлофизическое и энергетическое.Механо-математический подход к изучению абразивного изнашивания устанавливает закономерности между механическими свойствами металлов и сплавов и их износостойкостью. [8] показано, что для технически чистых металлов и стали (за исключением кремния и германия) в отожженном состоянии относительная износостойкость прямо пропорциональна их твердости ? = BH, (1.

СОДЕРЖАНИЕ абразивный износостойкость конструкционный деформационный

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Природа внешнего трения и механизм разрушения материалов при фрикционном взаимодействии

1.2 Абразивное разрушение поверхностных слоев материала при трении

1.3 Критерии оценки прочности поверхностных слоев материала при абразивном изнашивании

1.3.1 Механические критерии оценки абразивного изнашивания материалов

1.3.2 Структурные критерии оценки абразивной износостойкости материалов

1.3.3 Энергетические критерии оценки абразивной износостойкости материалов

1.4 Цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АБРАЗИВНОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ВЛИЯНИЯ ЕЕ НА ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1 Энергетические представления о поверхностной прочности материалов при фрикционном взаимодействии

2.2 Аналитическая оценка величины скрытой энергии, накапливаемой в поверхностных слоях материала при пластической деформации

2.3 Определение коэффициента деформационного упрочнения по стандартным механическим характеристикам материалов и установление аналитической зависимости для оценки относительной износостойкости

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ, ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Методика эксперимента

3.2 Экспериментальная установка

3.3 Обоснование выбора материалов и подготовка образцов

3.4 Методика обработки экспериментальных данных

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4.1 Исследование взаимной связи износостойкости металлических материалов с коэффициентом деформационного упрочнения

4.2 Анализ результатов исследований и их сопоставление с экспериментальными данными других исследователей

ГЛАВА 5. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ВНЕДРЕНИЕ

5.1 Разработка рекомендации и методики оценки относительной износостойкости при абразивном изнашивании коэффициентом деформационного упрочнения

5.2 Перспективы использования результатов исследования и их внедрение

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ