Adâncimea durității la rezistența la uzură a bucșei

Adâncimea durității la rezistența la uzură a bucșei

Ca un indice de rezistență la material la deformarea plastică locală, duritatea are o corelație puternică cu rezistența la uzură a bucșei, dar relația dintre cele două nu este liniară simplă, ci prin mecanismul de abraziune, condițiile de muncă, microstructura materială și alți factori. Următoarea analiză din rolul principiului, legea influenței, condițiile de delimitare:

În primul rând, principiul de bază al durității și rezistenței la uzură

1. Efectul inhibitor al durității asupra mecanismului de uzură
(1) Controlul uzurii abrazive
Controlul uzurii abrazive:Când particulele dure (cum ar fi fișierele de fier și praful) sunt încorporate în suprafața bucșei, materialul de înaltă duritate (de exemplu, hrc 60+ oțel purtat) rezistă la indentarea particulelor, astfel încât particulele abrazive produc doar brățări de suprafață, mai degrabă decât tăieturile profunde.
Suport pentru date:45 # oțel (HB200) În mediul de ungere care conține particule SIO₂ (duritate HV1000), rata de uzură de 0,5 mg / h; și GCR15 (HRC62) rata de uzură până la 0,05 mg / h, o scădere de 90%.

(2) Inhibarea uzurii adezive
Proces microscopic:Materiale cu duritate scăzută (cum ar fi aliaj de aluminiu) În frecare de mare viteză, metalul de suprafață este ușor de înmuiat din cauza creșterii temperaturii locale și a apariției „sudurii la rece”, formarea nodulilor adezivi; Materiale de înaltă duritate (cum ar fi oțel stins) Vârfuri de suprafață de înaltă rezistență, nodulii nu sunt ușor de rupt, reduc migrația materială.
Caz tipic:Bucșina de oțel 20# nelimitată (HB140) după 100 de ore de funcționare fără lubrifiere, pe suprafață au apărut gropi evidente de aderență; După carburizare și stingere la HRC58, adâncimea gropilor a scăzut de la 0,15 mm la 0,02mm.

2. Efect sinergic al durității și microstructurii de suprafață
Întărirea prin rafinament de cereale:Materialele cu duritate ridicată sunt adesea însoțite de organizarea cerealelor fine (de exemplu, dimensiunea cerealelor martensite <5μm în oțelul purtat după stingere), iar efectul de împiedicare a limitelor de cereale asupra mișcării de dislocare este îmbunătățit, ceea ce face mai dificil să se producă caneluri de uzură pe suprafață.
Rolul particulelor de a doua fază:Bujii de carbură cimentate (cum ar fi WC-CO) în distribuția difuză a particulelor WC (duritate HV2000) ca „armură microscopică”, când duritatea matricei (HRC65) și a doua fază care se potrivește, uzura poate fi redusă cu 70% în comparație cu un singur metal.

Doilea. Duritatea cantitativă - relația de rezistență la uzură și praguri critice
1.. Interval de corelație liniară (condiție de frecare uscată la temperatura camerei)

Notă: Date pe baza testului de uzură glisant de frecare uscată (încărcare 50N, viteză 0,5 m/s)

2. Fenomenul de tranziție neliniară (după depășirea durității critice)

Riscul de uzură fragilă:Când duritatea depășește HRC68 (de exemplu, bucșe ceramice), duritatea fracturii a materialului (KIC<5MPa/m¹/²) decreases considerably, microcracking occurs under impact loading and the wear rate rises. For example:

Bucurile ceramice SI3N4 (HRC75) au o rată de uzură de 3 ori mai mare decât oțelul care purta HRC62 în condiții de impact nefericit.

Gama de duritate optimă: The optimum hardness for wear resistance of most metal-based bushings is between HRC55-62, where the Vickers hardness (HV) and the logarithm of the wear rate are linearly negatively correlated (R²>0.92).

În al treilea rând, modularea condițiilor de muncă pe duritate - relația de rezistență la uzură

1. Influența stării de ungere

Lubrifierea graniței:În filmul de ulei este incomplet (cum ar fi curba stribeck a zonei de lubrifiere mixtă), bucșele de duritate ridicată (HRC 60 +}) pot perfora stratul de oxidare în pelicula de ulei, pentru a menține stabilitatea filmului de graniță, rata de uzură decât duritatea scăzută a materialului este mai mică de 40%.

Lubrifiere cu film complet:When the oil film thickness (h>1μm) acoperă complet rugozitatea suprafeței, impactul durității este slăbit. De exemplu, diferența de rată de uzură între o bucșă de aliaj de cupru (HB120) și o bucșă de oțel rulment (HRC62) sub ungere dinamică a presiunii este <5%.

2. Efect de cuplare a temperaturii și vitezei

Înmuierea temperaturilor ridicate:45 # oțel (HRC40) În 200 de grade, când duritatea scade la HB180, rata de uzură decât temperatura camerei crește de 2,5 ori; și oțel rezistent la căldură (cum ar fi 1CR13, HRC50) în 300 de grade când rata de retenție a durității> 90%.

Efect termic de mare viteză:Când viteza liniară> 10 m/s, materiale de înaltă duritate (ceramică cu conductivitate termică scăzută) datorită acumulării de căldură de frecare care duce la recoacerea suprafeței, rata de uzură poate fi inversată pentru a depăși metalul cu droguri medii (cum ar fi bronzul).

În al patrulea rând, strategia de optimizare a durității în aplicațiile de inginerie

1. Design de duritate a gradientului

Proces de întărire a suprafeței:Utilizarea nitringului (duritatea stratului de infiltrare HV900-1200), stingerea cu laser (suprafață HRC65-70) și alte tehnologii, astfel încât suprafața nucleului dur. De exemplu:

După ce bucșa arborelui cu came a motorului auto este nitridată cu ioni, uzura de suprafață este redusă cu 60% în comparație cu cea a întregii părți întărite și, în același timp, este evitată fractura fragilă a miezului.

2. Potrivirea durității și a altor proprietăți

Duritate - echilibru de duritate:Bucurile de utilaje de construcție (de exemplu, bucșele arborelui cu găleți de excavator) trebuie să fie întărite la HRC45-50, unde duritatea impactului (mai mare sau egală cu 25J/cm²) împiedică ciocnirea din cauza impactului rocilor și extinde durata de viață a tufișurilor de 1,8 ori în comparație cu bucșele HRC60.

Duritate - coordonarea rezistenței la coroziune:Selecția de bucșă a pompei de apă de mare din oțel inoxidabil de 316L (HRC28-32), deși duritatea este mai mică decât oțelul rulment, dar rezistența la coroziune a filmului de pasivare, astfel încât viața cuprinzătoare (8000 de ore) decât oțelul placat crom (HRC60, durata de viață de 5000 de ore).

Cinci, cazuri tipice de eșec și analiza corelației de duritate

1.. Defecțiune de uzură abrazivă (utilaje miniere)

fenomen de eșec:O bucșă a fusului de concasor (45 # oțel, HB220) care funcționează la 3 luni după ce uzura cu diametrul interior depășește 0,3 mm, mult mai mult decât valoarea admisă de 0,1mm.

Atribuirea durității: Praful de minereu (duritate HV800-1200) a depășit cu mult duritatea de suprafață a bucșei și s-a recomandat să se utilizeze oțel care rulează GCR15 cu HRC58-62, care era de așteptat să prelungească durata de viață la mai mult de 1 an . 2.}}

2. Eșecul uzurii adezive (compresor)

Fenomenul de eșec: Bucsa din aliaj de aluminiu (HB90) a fost agățată la pornire fără lubrifiere și au apărut urme de transfer de metale la suprafață.

Măsuri de îmbunătățire: placarea cromului dur (HV1000) pe suprafață a crescut duritatea de 10 ori, iar viteza critică a aderenței a fost crescută de la 2m/s la 8m/s, ceea ce a rezolvat cu succes problema lipirii.

Rezumat:Influența durității asupra rezistenței la uzură a bucșei respectă legea „corelației pozitive în intervalul efectiv, neliniară după depășirea valorii pragului”. În proiectarea ingineriei, este necesar să se combine tipul de uzură (abraziv/aderență/oboseală), parametri de condiție de lucru (încărcare/viteză/temperatură) și potrivire a materialelor pentru a controla duritatea în intervalul optim (de obicei HRC45-62) și pentru a optimiza performanța „durității exterioare și a durității interne” prin tehnologia de întărire a suprafeței, pentru a maximiza viața de uzură a barelor.

Contactaţi-ne
📞 Telefon:+86-8613116375959
📧 E-mail:741097243@qq.com
🌐 Site -ul oficial:https://www.automation-js.com/