Методика испытаний на изнашивание

Анализ научно-технической литературы в области фреттинга, фреттинг-коррозии и фреттинг-усталости показывает, что при проведении исследований и научных работ требуется экспериментальное подтверждение полученных результатов. При этом существующие испытательные установки либо не обеспечивают должным образом изучение необходимых параметров процесса изнашивания, либо являются дорогостоящими и предназначены для конкретного типа изучаемых объектов. При этом наиболее часто используются следующие схемы нагружения - схемы типа «вал-втулка»; «сфера-плоскость» и «цилиндр-плоскость». Испытуемые образцы в таких схемах имеют довольно сложную форму для изготовления и повторного воспроизводства для серии экспериментов.

Для решения этой проблемы в ЦКП «Нано-центр» ФГБНУ ФНАЦ ВИМ была модернизирована стандартная установка типа МФК-1 и подана заявка на полезную модель. Модернизированная установка в отличие от своего прототипа позволяет регистрировать в процессе испытания коэффициент трения. Кроме того, использование стандартной установки позволяет использовать легкие в изготовлении и простые, с точки зрения оценки результатов, образцы. Вместе с тем, расширение функциональных возможностей установки требует изменения методики проведения испытаний и оценки износостойкости.

Устройство работает следующим образом, образцы перед испытаниями подготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ, снимаются профиллограммы их контактирующих поверхностей или они взвешиваются в зависимости от выбранного метода оценки результатов испытаний. При выключенной установке устанавливаются и фиксируются в патроне подвижный образец и неподвижный контробразец. Торцы образцов приводятся в соприкосновение и нагружаются заданным усилием. При включении установки электродвигатель приводит в возвратно- вращательное движение подвижный образец. Под действием силы трения, возникающей между соприкасающимися торцами образцов, происходит деформация силоизмерительного датчика. Сигнал с датчика через аналого- цифровой преобразователь и контроллер передается на компьютер посредством USB-интерфейса. Компьютер фиксирует значение силы трения в каждый момент времени и графически отображает его на мониторе.

Испытание продолжается до накопления износа до величины, которая может быть измерена применяемым методом. Измерение износа можно вести путем профиллографирования поверхности образцов после испытания, а также путем взвешивания образцов до и после испытания.

При разработке методики стоит задача определить, каким образом использовать диаграмму изменения коэффициента трения в процессе испытания при оценке износа.

На данный момент по изменению коэффициента трения определяется момент начала и окончания той или иной стадии изнашивания (приработка, нормальный износ и катастрофический износ). Поэтому материалы при исследовании их фреттинг-коррозионной стойкости проходят несколько серий испытаний: на каждой стадии изнашивания. Стойкость исследуемого материала к изнашиванию по величине износа образцов. При этом измерение коэффициента трения позволяет оценить стойкость материалов на каждой стадии, определить степень влияния качества поверхности образцов на результаты испытаний и предсказать поведение материала при катастрофическом изнашивании. Последнее особенно при прогнозировании надежности узлов трения с исследуемыми материалами.

В дальнейшей работе предполагается проводить исследования микроструктуры и фазового состава поверхности и продуктов изнашивания на различных стадиях с целью определения момента начала действия различных факторов при фреттинг-коррозии (зарождение микротрещин материала, его отделения с поверхности, окисление отделившихся частиц и их абразивное действие.