Многие производственные изделия требуют покрытия определенными материалами для придания необходимых свойств (окрашивания поверхностей для придания цвета, анодирование и порошковое покрытие для защиты, ламинирование материалов, тканей, лакирование поверхностей и многое другое. Одним из основных свойств изделий является стойкость их покрытий к износу – устойчивость к истиранию материалов и поверхностей.
Для проверки изделий на стойкость к истиранию используют, в частности, ротационные абразиметры. Тестирование проводится путем имитации ежедневного износа согласно международным и национальным отраслевым стандартам области, в которой проводятся испытания (автомобилестроение, производство потребительской электроники и др.). Методы испытаний на истирание могут варьироваться в зависимости от назначения продукта, например, анализ устойчивости поверхности может проводиться с использованием абразивных частиц Степень абразивного воздействия на материал свидетельствует о механической форме абразивного износа. Однако, на практике, мы не всегда сталкиваемся с абразивным износом в результате фрикционного контакта двух или более тел.
Например, элементы гидравлического оборудования для перекачки нефтепродуктов, испытывают не только фрикционный контакт с рабочей средой, но и дополнительные динамические нагрузки (центробежные шламовые насосы, предназначенные для перекачки жидкостей с высоким процентом содержания абразивных частиц и др. изделия). Оценка влияния абразивного износа на эксплуатационные характеристики оборудования также очень важна в авиационной технике. Здесь особое место занимает анализ абразивного износа наружных контуров авиационных узлов (включая лопатки газовых турбин, сопла и др. изделия). Требуется формирования новых подходов и разработки нового метода определения устойчивости поверхности материалов к истиранию в сухой среде при действующем динамическом потоке абразивных частиц.
Для реализации задач была разработана новая методика, в которой воздействие на объект производится за счёт использования водного раствора с суспензией, содержащей абразивный порошок (в сравнении с традиционным методом ультразвуковой обработки). Была разработана схема, в которой воздействие суспензии происходит по принципу работы системы подачи воды станка гидроабразивной резки, а регулирования имитации скорости воздействия частиц происходит роторным вращателем (Рисунок 1).
Рисунок 1. Схема экспериментальной установки. Обозначения: 1 – тестовый образец; 2 – сопло; 3 – фокусирующая часть; 4 – подача воды; 5 – запорный клапан; 6 – редуктор; 7 – водяной насос; 8 – фильтрующий блок; 9 – система управления; 10 – блок повышения давления (усилитель); 11 – виброгаситель; 12 – шланги высокого давления; 13 – угловая шлифовальная машина.
В качестве тестового материала был выбран алюминиевый сплав. Результат эксперимента представлен на Рисунке 2.
(а) (б)
Рисунок 2. Образцы после гидроабразивной обработки: (а) при 4000 об/мин, (б) при 10000 об/мин.
Для оценки глубины проникновения абразива в материал использовался оптический микроскоп.
Рисунок 2. Фотография поверхности образца со следами взаимодействия с абразивно-жидкостным потоком.
Для измерения точных значений воздействия абразива на образец использовался оптический профилометр SURFIEW ACADEMY (производство GlTech) от компании Эмтион.
Изучение характера эрозии поверхности исследуемого материала позволяет оценить эксплуатационные показателм материалов и изделий, изготовленных из исследуемых материалов материалов. В результате анализа повреждений тестового образца на профилометре SURFVIEW от компании Эмтион был выявлен уровень воздействия суспензии на тестовый материал, включая его тонкопленочные покрытия из TiN и TiCN, в том числе в местах, содержащих производственные дефекты, а также была оценена динамическая пластичность материала (рисунок 3).
 |
 |
| (a) | (b) |
 |
 |
| (c) | (d) |
| Рисунок 3. Предполагаемые повреждения на поверхности различных материалов в результате абразивно-жидкостной ультрагидроабразивной обработки: (a) – модель тонкопленочного покрытия, например, TiN, TiCN (b) – Незначительное повреждение во время наплавки (плазменное покрытие) (c) – Оценка динамической пластичности металла и сплавов (d) – Определение локального ударного растрескивания керамики и композитов). |
|
Источники
А А Барзов, А. Л. Галиновский и А. С. Вышегородцева
, ,
.png)