Резина сталь
SiO2
Рисунок 4.2а - Розподіл напружень σх в елементах навантаженої стисненням системи «гума - - абразивна частка - сталеве підстава»
SiO2
резина
сталь
Рисунок 4.2б - Розподіл напружень σy в елементах навантаженої стисненням системи «гума - абразивна частка - сталеве підстава»
SiO2
резина
сталь
Металло-
Пластик
Рисунок 4.3 - Розрахункова модель навантаженої стисненням системи
«Гума - абразивна частка – металополімерне покриття на сталевому підставі »місце тертя кочення, що і пояснює спостережувану вище (глава 2) відносно низьку інтенсивність зношування зазначеної пари тертя.
В результаті проведеного чисельного аналізу встановлено, що контактні напруги, що виникають в металополімерними покритті на сталевої деталі в системі «металополімерне покриття на сталевій основі - абразивна частка - гума» в 2 рази менші, ніж у вихідній системі ( «сталь - абразивна частка - гума»). Висунуто гіпотезу про те, що низький рівень діючих напружень між абразивними частинками і металополімерних покриттям, не досягає рівня напруги, що призводять частки до руйнування, і це сприяє формуванню умов в парі тертя такого типу (тим більше при наявності мастила І-20), характерних для тертя кочення, про що свідчить також і вельми низьке значення експериментально визначеного коефіцієнта тертя (f = 0,02). Подібне явище спостерігається в сепараторах.
резина
SiO2
металлополимер
. Рисунок 4.4а - Розподіл напружень σх в навантаженої стисненням
системи «гума - абразивна частка - металополімерне
покриття на сталевому підставі »
Дотримуючись цього висновку ми приходимо до доцільності нанесення протекторного металополімерного покриття на сталеву основу пари тертя «сталь-гума», що експлуатується у присутності вільного абразиву типу піску
резина
SiO2
металлополимер
Рисунок 4.4б - Розподіл напружень σу в навантаженої стисненням
системи «гума - абразивна частка - металополімерне
покриття на сталевому підставі»
4.3. Експериментальне визначення адгезійної міцності і міцності на зсув металополімерного покриття щодо основи
Визначення міцності покриття на зрушення щодо основи проводилося за стандартною схемою навантаження (рис. 4.5, а). Для експериментальної оцінки величини адгезійної міцності зчеплення покриттів на основі металлополімерів з матеріалом підкладки була обрана одна з модифікацій відомої схеми «штифта», наведена на рис. 4.5, б.
Рисунок 4.5 - Схеми випробування зразків із шаром покриття при
визначенні міцності покриття на зрушення щодо основи - (а)
і адгезійної міцності зчеплення шару з основою - (б)
Використовувані схеми випробування найбільш повно відповідає реальним умовам взаємодії матеріалів покриття і підкладки, коли має місце руйнування по розділяє їх між фазні кордони, що і спостерігається на деталях з металополімерними покриттями. При нанесенні таких покриттів між фазна межа чітко визначена, так як зчеплення матеріалів відбувається без утворення нової мікроструктури на кордоні сполучення шарів.
Експериментальне визначення міцності на зрушення τсдв і адгезійної міцності зчеплення металополімерного покриття зі сталевою основою σадг проводилися на зразках зі сталі 45 з металополімерних покриттям «Якість Суперіор». Спочатку виготовлялися зразки сталевої основи у вигляді пластин прямокутної форми з розмірами 3х10х40 мм. Потім на шліфовану і знежирену поверхню зразків відповідно до технологічної інструкції наносився шар металополімерна «Якість Суперіор» товщиною 2 мм. На готових зразках тонким алмазним відрізним кругом АОК 105х0,5 виконувалися надрізи для реалізації стандартних схем механічних випробувань з визначення міцності нанесеного шару покриття на зрушення (рис. 4.5, а) і на відрив від основи (рис. 4.5, б).
Механічні випробування виконувалися на розривній машині FP-10 з максимальним зусиллям, що розвивається машиною до 1000Н. Значення адгезійної міцності покриття σадг на відрив визначалося з відносини руйнівного навантаження до сумарної площі двох смужок, за якими відбувався відрив покриття від основи. Середнє значення адгезійної міцності шару покриття σадг на відрив (табл. 4.2), визначалося по 5 випробуваним зразкам і одно
σадг = 17,4 ± 0,8МПа, що практично збігається з даними виробника металополімер «Якість Суперіор». Значення міцності на зрушення τсдв визначалося з відносини руйнівного навантаження до величини площі смужки зламу, по якій відбувалося руйнування за механізмом зсуву покриття щодо основи. Середнє значення міцності шару при зсуві (табл. 4.2), визначалося також по 5 випробуваним зразкам і одно τсдв = 28 ± 2МПа.
Отримані значення добре корелюють з паспортними даними на цей матеріал (див. табл. 4.1).
Таблиця 4.2 - Результати експериментального визначення адгезійної міцності металополімерного покриття і міцності на зрушення.
-
Вид випробування
№№
Зразка
Площа злому ,мм2
Руйнівне навантаження, Н
Міцність,
МПа
Відрив
1
21,1
360,8
17,1
Відрив
2
20,6
356,4
17,3
Відрив
3
20,8
351,5
16,9
Відрив
4
22,0
387,2
17,6
Відрив
5
21,2
385,8
18,2
Середнє значення
σадг=17,4 ±0,8
Зрушення
1
12,3
328
26
Зрушення
2
12,9
362
28
Зрушення
3
11,5
345
30
Зрушення
4
13,0
338
26
Зрушення
5
11,3
328
29
Середнє значення
τсдв= 28± 2
РОЗДІЛ 5. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗНОШУВАННЯ ЗРАЗКІВ МАТЕРІАЛІВ З ПОКРИТТЯМИ, ЩО НАНОСЯТЬСЯ НА ДЕТАЛІ МАШИН