Сначала механизм износа
Износостойкость — свойство контактной системы в заданных условиях. Покрытие, устойчивое к абразиву, может разрушаться при ударе, а низкое трение в сухом лабораторном контакте не гарантирует ресурс в загрязнённом масле. Перед выбором слоя изучают повреждённую деталь: борозды, перенос материала, выкрашивание, окисленные продукты или трещины. Затем описывают контртело, нагрузку, движение, температуру и смазку. Твёрдость полезна для характеристики слоя, но сама по себе не является мерой износостойкости.
| Механизм | Что важно для покрытия | Что воспроизвести в тесте |
|---|---|---|
| Абразивный износ | Твёрдость, целостность, закрепление твёрдых фаз | Размер, форма и подача частиц |
| Адгезионный износ | Химическая совместимость, трение, смазка | Контртело и режим скольжения |
| Контактная усталость | Поддержка основы, напряжения, дефекты | Циклическую нагрузку и геометрию |
| Эрозия | Сочетание твёрдости и сопротивления разрушению | Скорость и угол удара частиц |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Проверка системы слоя
Тонкая твёрдая плёнка на мягкой основе может продавливаться вместе с основой. Увеличение толщины меняет остаточные напряжения и риск отслаивания. В контакте кромки создают концентрацию напряжений; шероховатость влияет на приработку и фактическое давление. Поэтому в карте выбора указывают не только материал покрытия, но также материал и твёрдость основы, толщину, финишную шероховатость и допустимый размер дефекта.
Если слой служит для сохранения точного размера, ресурс может ограничиваться потерей нескольких микрометров, даже когда покрытие остаётся сплошным. Если задача — уменьшить задир, важнее стабильность трения и отсутствие переноса материала. Повышение твёрдости без контроля хрупкости способно ухудшить результат при ударе. Испытание на царапание характеризует разрушение системы при заданном инденторе и не заменяет испытание рабочего контакта.
Условный расчёт удельного износа
Для согласованной программы можно использовать k=V/(F·s), где V — объём потери материала, F — нормальная сила, s — путь скольжения. Если V=0,020 мм³, F=10 Н и s=1000 м, то k=2,0·10−6 мм³/(Н·м). У другого образца при тех же условиях V=0,050 мм³ даёт 5,0·10−6 мм³/(Н·м). Первый результат ниже в 2,5 раза, но вывод относится только к этому контакту и длительности.
Путь для круговой дорожки s=2πrN. При r=5 мм и N=10 000 оборотов получается 314,16 м. Миллиметры переводят в метры до нормирования. Потерю объёма определяют по измеренному профилю дорожки или другому обоснованному методу; массу переводят в объём только при известной плотности и учёте налипших продуктов. Если слой уже пробит, интегральный результат включает износ основы и не описывает отдельно покрытие.
Практический порядок
- Проверить геометрию и начальное состояние образцов, включая толщину и шероховатость.
- Установить нагрузку, скорость, путь, контртело, среду и температуру.
- Записывать трение во времени, а не только его среднее значение.
- После испытания измерить дорожку, износ контртела и тип разрушения.
- Повторить испытания для оценки разброса; сравнивать образцы при одинаковых условиях.
ASTM G99-23 относится к испытанию износа и трения на схеме pin-on-disk или ball-on-disk. Область применения стандарта не делает эту схему универсальной имитацией узла машины. Протокол сохраняет нагрузку, материалы обеих поверхностей, среду и критерий окончания; преждевременное отслаивание отмечают отдельно от плавного истирания.
Для переноса результата на узел проверяют, совпадает ли тип движения: однонаправленное вращение и возвратно-поступательное скольжение по-разному удаляют продукты износа. Существенно также число запусков, когда смазочная плёнка ещё не сформирована. Контрольный материал помогает обнаружить изменение стенда между сериями испытаний.
Первичные источники и границы проверки
Проверены открытые страницы первоисточников и описания области применения. Полные платные нормативные тексты не проверялись; параметры испытания и критерии приёмки следует брать из доступной лаборатории редакции и спецификации изделия.