МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Обеспечение
износостойкости изделий
Метод
испытаний машиностроительных материалов
на ударно-абразивное изнашивание
Ensuring of wear resistance of
products.
Testing of engineering materials for impact abrasive wear
|
ГОСТ
23.207-79
|
Постановлением Государственного комитета СССР
по стандартам от 26 ноября 1979 г. № 4516 дата введения установлена
01.01.81
Настоящий стандарт
распространяется на металлические материалы, их сплавы и композиции на
металлической основе, а также металлические покрытия и устанавливает метод их
испытаний на ударно-абразивное изнашивание, вызванное многократными прямыми
ударами изнашивающейся поверхности о абразивную прослойку.
Стандарт не распространяется на
металлы и металлические покрытия твердостью менее 100HV, на пористые материалы со средним размером
пор более 0,10 мм, а также на покрытия толщиной менее 0,60 мм.
Сущность метода состоит в том,
что проводят повторные удары образцом через слой твердых абразивных частиц по
неподвижной наковальне с заданными энергией удара, скоростью и частотой
соударений, и оценивают относительную износостойкость материала путем сравнения
износа испытуемых и эталонных образцов, испытанных в идентичных условиях.
1.
АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
Испытательная установка для
проведения испытаний состоит из привода, ударного механизма, бункера с
направляющим каналом и неподвижной наковальни.
Схема испытательной установки
приведена на черт. 1.
Ударный механизм содержит
приспособления для крепления образца 6 и съемных грузов 8 массой
до 30 кг, с помощью которых регулируют скорость удара образца 6 о
сменный вкладыш 2 наковальни 1 в диапазоне скоростей v = 0,5 - 5 м/с с погрешностью не более 2,5 %,
а также устройство, содержащее сменные торсионы, обеспечивающие задание энергии
удара в диапазоне Е = 2,94 - 29,4 Дж с погрешностью не более 2,5 % при
закручивании торсиона на угол не менее 15°, и ударник 7 с моментом
инерции относительно оси вращения Iуд = 17,87 × 10-4 кг × м2.
Привод должен обеспечивать
частоту соударений образца 6 и сменного вкладыша 2 наковальни 1
в диапазоне п = 20 - 400 мин-1 с погрешностью поддержания
заданной частоты не более 1 мин-1.
Бункер 3 с направляющим
каналом 5 предназначен для подачи потока частиц абразивного материала в
зону соударения. Направляющий канал 5 длиной 40 мм имеет прямоугольное
сечение 20 × 1 мм.
Неподвижная наковальня должна
иметь массу не менее 50 кг. Сменный вкладыш, устанавливаемый в наковальне,
выполняют из стали 45 по ГОСТ
1050-88 твердостью 640 - 675HV
(закалка 840 °С в воде, температура отпуска 100 °С).
Эталонные образцы выполняют из
стали 45 по ГОСТ
1050-88 с твердостью 598 - 622HV
(закалка 840 °С в воде, температура отпуска 200 °С).
Черт. 1
Сменный вкладыш наковальни
(черт. 2)
и образцы из эталонного и испытуемого материалов (черт. 3) изготовляют по 3-му
классу точности с шероховатостью Ra рабочей (торцевой) поверхности не более 2,5 мкм по ГОСТ 2789-73.
Примечание.
Обработку рабочих поверхностей при испытаниях пористых материалов производят
шлифованием.
Черт. 2
Черт. 3
Непараллельность закрепленных на
установке и взаимно прижатых рабочих поверхностей сменного вкладыша наковальни
и испытуемого образца - не более 0,05 мм.
Абразивный материал - карбид
кремния черный по ГОСТ
3647-80, зернистостью 0,63 мм и с относительным содержанием влаги не более
0,15 % по массе, используют для общей сравнительной оценки износостойкости
материалов при стандартных режимах испытаний.
Для оценки износостойкости
применительно к конкретным условиям изнашивания допускается использовать
абразивный материал, соответствующий воздействующему материалу при
эксплуатации, но с размером частиц не более 0,8 мм. В этом случае
характеристики абразивного материала приводят в протоколах испытаний.
Примечание. При использовании абразивного материала со средним
размером частиц более 0,63 мм допускается применение направляющего канала
шириной в сечении более 1 мм (см. черт. 1).
При применении стандартного
абразивного материала указывают номер соответствующего стандарта. При
применении нестандартного абразивного материала в протоколе испытаний указывают
вид абразивного материала, месторождение или завод-изготовитель (для
искусственных материалов), максимальный и минимальный размер частиц абразива,
их твердость, среднюю удельную поверхность частиц и другие данные, необходимые
для идентификации абразивного материала.
Примечание. Допускается повторное использование абразивного
материала, но не более трех раз.
Износ образцов определяют
взвешиванием их с погрешностью не более 0,0002 г до и после испытаний.
Потеря массы образца вследствии
износа при испытаниях должна составлять не менее 0,005 г.
Для промывки образцов перед
испытаниями и взвешиванием используют бензин по НТД и ацетон по ГОСТ 2768-84.
В пределах одной серии испытаний
технология изготовления образцов должна быть одинаковой. При механической
обработке не допускается изменение свойств материала образца вследствие
нагрева, наклепа и т.п.
2.
ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ
2.1. Твердость образцов из
испытуемого и эталонного материалов определяют по ГОСТ
2999-75.
Полученные данные об образце из испытываемого материала заносят в протокол
испытаний. Твердость эталонных образцов должна соответствовать требованиям,
указанным в разд. 1. Отобранные образцы маркируют клеймением на
нерабочих поверхностях.
2.2. Влажность абразивного
материала проверяют по ГОСТ
5382-91 и при
необходимости доводят ее до соответствия требованиям разд. 1.
2.3. Образцы последовательно
промывают промывочными жидкостями, указанными в разд. 1, просушивают на воздухе и взвешивают.
2.4. Устанавливают сменный
вкладыш 2 наковальни 1 (см. черт. 1). В ударный механизм вставляют образец 6
из испытуемого или эталонного материала.
Примечание. Испытанию подвергают по три образца из эталонного и
испытуемого материалов. При установке и съеме образца не допускается
повреждение его поверхности.
2.5. При положении кулачка 9,
соответствующем максимальному удалению образца 6 от сменного вкладыша 2
наковальни 1, производят закручивание торсиона 10 до значения
момента Mкр = 39,258 Н × м и
закрепляют торсион.
2.6. На ударный механизм
устанавливают съемные грузы общей массой 6,68 кг.
2.7. Заслонку бункера 4
открывают и включают привод испытательной установки. Производят приработку,
осуществляя (500 ± 1) удар образца о сменный вкладыш наковальни.
2.8. Приработке подвергают
последовательно все образцы из испытуемого и эталонного материалов.
2.9. После окончания приработки
все образцы промывают промывочными жидкостями, просушивают на воздухе и
взвешивают в соответствии с разд. 1. Если
при этом потеря массы образца менее 0,005 г, то продолжительность приработки
увеличивают в 2 раза.
Примечание. Если
при увеличении продолжительности приработки в 2 раза указанное требование вновь
не выполняется, то дальнейшие испытания данного материала при выбранном режиме
проводить нецелесообразно.
3.
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
3.1. При общей сравнительной
оценке износостойкости испытуемого материала проводят испытания с энергией
удара Е = 4,9 Дж, скорости соударения v = 1 м/с и частоте
соударения п = 100 мин-1, что обеспечивается углом
закручивания торсиона (п. 2.5) и устанавливаемой массой съемных грузов (п.
2.6).
3.2. При оценке износостойкости
материала применительно к конкретным условиям изнашивания значения крутящего
момента торсиона (Мкр), Н × м, и
общей массы съемных грузов (m), кг, в
зависимости от необходимых значений энергии удара (Е), Дж и скорости
соударения (v), м/с,
определяют по формулам:
Мкр = 3,82Е
+ 0,131С;
где С - характеристика жесткости
торсиона, Н × м;
r - расстояние от оси
вращения ударника до центра тяжести съемных грузов, м;
Iуд - момент инерции ударника,
кг × м2.
3.3. Жесткость торсиона должна
отвечать условию С £ 7,63Мкр.
Примечание. Допускается плавное регулирование жесткости
торсиона путем изменения его длины l
(см. черт. 1).
3.4. Необходимую частоту п
соударения устанавливают равной частоте вращения кулачка, открывают заслонку
бункера для подачи абразивного материала в зону соударения и включают привод
кулачка.
3.5. Испытания эталонных и
испытуемых образцов, проводят в соответствии с пп. 3.1 или 3.2,
осуществляя (1000 ± 1) удар. После окончания испытаний образцы промывают,
просушивают на воздухе и взвешивают в соответствии с разд. 1. Результаты заносят в протокол. Пример
записи приведен в приложении.
3.6. Если отклонение значения
потери массы одного из образцов в процессе испытаний превышает 40 % средней
потери массы всех испытуемых образцов, то испытания повторяют на трех новых
образцах в соответствии с пп. 3.1 - 3.5.
3.7. После 2000 ударов
производят замену сменных вкладышей наковальни.
4.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
4.1. По результатам взвешивания
образцов до и после испытаний с определенными энергией удара Е,
скоростью соударения v и
частотой соударения п определяется средняя потеря массы образцов из
эталонного материала gэ и
средняя потеря массы образцов из исследуемого материала gи:
где gэi; gиi - соответственно потеря массы для отдельных
испытанных эталонных и исследуемых образцов, г.
4.2. Относительную
износостойкость исследуемого материала (U) вычисляют по формуле
где rэ, rи - соответственно плотность эталонного и исследуемого материалов, г/см3.
4.3. При записи результатов
испытаний, проведенных с целью оценки износостойкости материала применительно к
конкретным условиям изнашивания (п. 3.2), необходимо
указывать режимы испытаний образцов (характеристика абразивного материала,
толщина его слоя, энергия удара Е, скорость соударения v, частота соударения n), к которым относится
данное значение износостойкости.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое
ОБРАЗЕЦ ПРОТОКОЛА
ПРОТОКОЛ
испытаний на ударно-абразивное изнашивание по ГОСТ
__________________________
Дата 12.XI.1979 г. Исполнитель
Иванов А.Г.
Характеристики
материалов
Материал
|
Наименование
|
ГОСТ, ТУ
|
Термообработка
|
Твердость, HV
|
Плотность, г/см3
|
Материал эталона
|
Сталь 45
|
ГОСТ
1050-88
|
Закалка 840 °С в воду.
|
598 - 622
|
7,8
|
Отпуск 200 °С
|
Исследуемый материал
|
Сталь У10А
|
ГОСТ
1435-99
|
Закалка 740 °С в воду.
|
775 - 810
|
7,8
|
Отпуск 180 °С
|
Материал
|
Наименование
|
ГОСТ, ТУ
|
Размер частиц, мм
|
Твердость, кгс/мм2
|
Удельная поверхность, см2/г
|
Абразивный материал
|
Карбид кремния черный (КЧ-63)
|
ГОСТ
3647-80
|
0,63
|
2900 - 3500
|
-
|
Режим испытаний
Энергия удара Е, Дж
|
Скорость соударения, м/с
|
Частота соударения, мин-1
|
Продолжительность испытаний (количество ударов)
|
4,9
|
1
|
100
|
1000
|
Результаты испытаний
Материал
|
Номер образца
|
Начальная масса, г
|
Масса после испытаний, г
|
Потеря массы, г
|
Средняя потеря массы, г
|
Материал эталона
|
1
|
30,3477
|
30,3137
|
0,0340
|
0,0352
|
2
|
30,2406
|
30,2050
|
0,0356
|
|
3
|
30,4147
|
30,3786
|
0,0361
|
|
(4)
|
(5)
|
Исследуемый материал
|
1
|
30,9048
|
30,8723
|
0,0325
|
0,0352
|
2
|
30,2406
|
30,2050
|
0,0356
|
|
3
|
30,4147
|
30,3786
|
0,0361
|
|
(4)
|
(5)
|
Относительная
износостойкость
Подпись ____________________
СОДЕРЖАНИЕ
1. Аппаратура и материалы.. 1
2. Подготовка к испытаниям.. 3
3. Проведение испытаний. 4
4. Обработка результатов испытаний. 4
Приложение. Образец протокола. 5
|