Сравнительный анализ характеристик износостойкости образца 3Х2B8Ф с гальваническим покрытием на основе хрома в соответствии с программой испытаний для высокотемпературного трибометра производства фирмы CSM Instruments и контактного профилометра производства фирмы Taylor Hobson.

Методика проведения испытаний

Коэффициент трения и скорость износа покрытия и контртела измеряли на автоматизированной машине трения (Tribometer, CSM Instruments, Швейцария), управляемой компьютером (рис.1), по стандартной схеме испытания “шарик-диск” (рис. 2).

Рис. 1. Схема автоматизированной машины трения (Tribometer, CSM Instruments, Швейцария).	Рис. 2. Стандартная схема испытания«шарик-диск»,  R - радиус кривизны износа;  r - радиус.

Образец устанавливали в держателе, перпендикулярно плоскости образца закрепляли стержень, на конце которого находился шарик диаметром 6 мм из стали 100Cr6. С помощью регулировки датчика перемещения выбирали радиус кривизны износа, еще один датчик компенсировал силу трения и позволял установить значение коэффициента трения в определенный момент времени.

Подготовка к испытанию включала:

А) три вида калибровки

1) калибровку скорости и вращения мотора;

2) калибровку тангенциального смещения датчика;

3) калибровку радиуса.

Б) установку параметров испытания с помощью специального программного обеспечения (программа Instrum X for Tribometer). Задавалась следующая, необходимая для испытания информация:

1) частота опроса датчика;

2) данные об окружающей среде;

- температура,

- влажность.

3) величина нагрузки, при которой будет проводиться испытание;

4) линейная скорость, см/сек;

5) длина пробега в метрах или количество циклов;

6) информация о подложке:

- материал покрытия;

- материал подложки;

- вид предварительной очистки образца перед испытанием;

7) информация о контртеле (шарике):

- материал покрытия;

- материал контртела;

- вид предварительной очистки контртела перед испытанием;

- размер, мм;

- геометрия.

Испытания проводили на воздухе (температура окружающей среды 30°С, атмосферное давление 25,4 атм., влажность 44,0%) при нагрузке 5 Н и линейной скорости 10 см/сек, радиусом кривизны износа 7,62 мм, путь трения составлял 100 метров.

В результате проведенных испытаний оценивали интенсивность износа образца и статистического партнера (шарика) по формуле:

где  – W интенсивность износа, ,

 V – объем удаленного материала,  мм³,

P – нагрузка, H,

l– путь трения, м.

Определив диаметр износа шарика с помощью оптического инвертированного микроскопа Olympus GX 71, объем удаленного материала на шарике считали по следующей формуле:

где ,

 d - диаметр износа, мм;

 r - радиус шарика, мм;

h - высота сегмента, мм.

Объем удаленного материала покрытия определяли по сечению дорожки износа на поверхности образца с помощью автоматизированного прецизионного контактного профилометра Surtronic 25 производства фирмы Taylor Hobson. Объем удаленного материала образца определяли по формуле:

где l – длина окружности, мм;

s – площадь поперечного сечения дорожки износа, мм².

Результаты

Значения коэффициента трения µ и износостойкости ν , полученные при испытаниях, приведены на рисунке 3 и в таблице 1.

Рис. 3. Результаты трибологических испытаний образца 3Х2B8Ф с гальваническим покрытием на основе хрома.

Таблица 1

Сравнение результатов трибологических испытаний образцов с покрытием на основе хрома

Участок 1
Участок 2
Участок 3

Рис. 5. Растровое изображение и элементный состав участков износа (съемка в режиме высокого вакуума, ускоряющее напряжение 30 кВ).