Sprawozdanie ścieralność.doc

1. Zużywanie ścierne

Zużycie ścierne występuje wtedy, gdy ubytek materiału w warstwie wierzchniej jest

spowodowany oddzielaniem cząstek wskutek mikroskrawania, rysowania lub bruzdowania

- mikroskrawanie polega na wykrawaniu w ścieranym materiale bruzdy przez występ

nierówności lub ziarno ścierne partnera tarcia, które wgłębia się w materiał, odcina cząstki

tego materiału podczas ruchu względnego, spiętrza je i odrywa;

- rysowanie polega na tworzeniu w ścieranym materiale przez wystający element

nierówności ciała współpracującego rysy, częściowo wskutek wykrawania, a częściowo

wskutek odsuwania materiału na boki, jest zjawiskiem pośrednim między mikroskrawaniem

i bruzdowaniem;

- bruzdowanie polega na wgłębieniu występu partnera tarcia w ścierany materiał

i plastycznym wyciśnięciu w nim bruzdy podczas ruchu względnego, wyciśnięty z bruzdy

materiał zostaje spiętrzony wzdłuż jej bocznych ścianek.

Analogicznie będą działać utlenione produkty zużycia w obszarze tarcia.

Odporność na zużycie ścierne jest zależna od:

- składu chemicznego i frakcyjnego luźnych lub umocowanych cząstek ścierniwa i ich

twardości względnej (w stosunku do twardości materiału zużywanego);

- nacisków jednostkowych;

- częstości wymiany tych produktów w obszarach tarcia (wydmuchiwanie, przemywanie);

- prędkości poślizgu i wielu innych czynników.

Charakter działania ziaren ściernych na ścierany materiał zależy od ich ruchu względem

powierzchni materiału oraz od charakteru i wartości obciążeń przenoszonych przez ziarna.

Ścieranie może się odbywać przez ziarna umocowane we współpracujących powierzchniach,

przez luźne pojedyncze ziarna ścierne, przez warstwę ścierną występującą między

współpracującymi powierzchniami, przez strumień ścierny, ścieranie w środowisku ściernym.

Badanie odporności na ścieranie materiałów polimerowych w ramach ćwiczenia

laboratoryjnego można wyznaczyć na podstawie stosunku objętościowego zużycia próbki

wzorcowej do objętościowego zużycia badanych materiałów w takich samych warunkach

badań.

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie właściwości ściernych wybranych materiałów, takich jak :

a)      stal C 45, której twardość zgodnie z norma wynosi 180- 190HB (próbka kontrolna)

b)     żelazo Armco SiC 100 (próbka badana)

Na stanowisku badawczym podczas tarcia w obecności luźnego ścierniwa

zostaną przeprowadzone badania ścieralności w jednakowych warunkach pracy

Na podstawie uzyskanych wyników badań zostaną określone właściwości ścierne wybranych materiałów.

Próbki były odpowiednio wcześniej przygotowane( szlifowane, myte). Wymiary próbki 30x30, grubość 3 mm.

3. Metoda badań

Podczas pomiaru badana próbka (1) jest dociskana z określoną siłą (FN) do obracającego się

z ustaloną prędkością obrotową (n) krążka gumowego (2) o średnicy d = 50 mm. Pomiędzy

krążek i próbkę dostarczamy  jest ścierniwo (3) powodujące ścieranie próbki. Wynikiem pomiaru jest wagowe zużycie próbki (różnica ciężaru przed i po badaniach), jakie wystąpiło po określonym czasie (10 min) tarcia (określonej liczbie obrotów gumowej rolki).

Na podstawie pomiarów zużycia wagowego określano wskaźnik odporności na ścieranie Kb

(względną odporność na zużycie) dla poszczególnych materiałów, określany jako stosunek

objętościowego zużycia próbki wzorcowej do objętościowego zużycia badanych materiałów

uzyskanych w takich samych warunkach badań.

Wskaźnik ten określano z wzoru:

gdzie:

Zww - zużycie wagowe podczas badania próbki wzorcowej (stali 45),

Zwb - zużycie wagowe podczas badania badanego materiału,

ρw - gęstość materiału próbki wzorcowej,

ρb - gęstość materiału próbki badanej,

Nw - liczba obrotów drogi tarcia próbki wzorcowej,

Nb - liczba obrotów drogi tarcia próbki badanej.

4. Charakterystyka urządzenia

Tester T-07 standardowo wyposażony jest w panel sterowania pozwalający na programowanie drogi tarcia.

Opcjonalnie może być wyposażony w mikroprocesorowy system sterowania i pomiarów,

który umożliwia:

   -  kalibrowanie i testowanie torów pomiarowych,

   -  sterowanie przebiegiem testu,

   -  dokonywanie pomiarów,

   -  archiwizacje wyników badan

   -  obróbkę i wydawanie wyników testu.

1. obejma mocująca próbkę

2. przeciwpróbka

3. dozujący zawór obrotowy

4. zbiornik

6. dźwignia

7. obciążniki

8. jednostopniowa przekładnia zębata

9.  przekładnia pasowa zębata

10. silnik elektryczny

11. podstawa

12. wałek główny

15. pojemnik

17. łożyska igiełkowe

18. rynna

19. blokada

Dane techniczne urządzenia

              Parametry charakteryzujące węzeł tarcia:

·         Rodzaj styku                                                         nieokreślony

·         Rodzaj ruchu                                                         ślizgowy

·         Prędkość obrotowa przeciw próbki               60 obr/min

·         Obciążenie styku               stałe:

- podczas docierania 22 ± 0.25 N

- podczas badania 44 N

Dane techniczne urządzenia badawczego:

·         Typ silnika napędowego                             SED 110-4-A

·         Prędkość obrotowa silnika                             1340 obr/min

·         Przełożenie całkowite                                           23,70

·         Przełożenie przekładni pasowej               3,45

·         Przełożenie przekładni zębatej                             6,86

·         Prędkość obrotowa przeciwpróbki               60obr/min

·         Przełożenie dźwigni obciążającej              2,5

·         Siłą docisku próbki i przeciwpróbki               P=22 i 44N

·         Zasilanie                                                         220V, 50Hz

·         Pobór mocy                                                        160W

·         Masa                                                                       22kg

·         Wymiary gabarytowe [mm]:

- długość              360

- szerokość              250

- wysokość              440

5. Przygotowanie urządzenia do pracy

6. Wykonanie ćwiczenia

Przed pomiarem próbka jest:

1.      Szlifowana papierem ściernym o ziarnie 400.

2.      Mierzona twardościomierzem metodą Vickersa.

3.      Myta myjką ultradźwiękową w benzynie ekstrakcyjnej.

4.      Suszona nadmuchem powietrza.

5.      Ważona wagą laboratoryjną, błąd pomiaru masy – 0,2mg

Wymiary próbki 30x30, grubość 3 mm.

Zasada badania polega na tym, że w jednakowych warunkach pracy przeprowadza się badania próbek wybranych materiałów oraz próbki wzorcowej wykonanej ze stali. Podczas pomiaru badana próbka jest dociskana z określoną siłą do obracającego się z ustaloną prędkością obrotową krążka gumowego o średnicy d = 50 mm. Pomiędzy krążek i próbkę dostarczane mieliwo kwarcowe o wielkości ziaren do 0,1 mm powodujący ścieranie próbki. Wynikiem pomiaru jest wagowe zużycie próbki (różnica ciężaru przed i po badaniach), jakie wystąpiło po określonym czasie tarcia (określonej liczbie obrotów gumowej rolki).

Otrzymane wyniki dla próbki kontrolnej C45:

(Czas testu to 10 minut. Obciążenie 44N. Droga tarcia – 600 obrotów)

- Przed próbą ścierania :
20,59500 g
- Po próbie ścierania :
20,40203 g

Otrzymane wyniki dla Armco SiC 100 :

(Czas testu to 10 minut. Obciążenie 44N. Droga tarcia – 600 obrotów)

- Przed próbą ścierania :
36,54965 g
34,71552 g
36,82878 g
- Po próbie ścierania :
36,31803 g
34,49516 g
36,55928 g

Opracowanie wyników

Zww = (20,59500 – 20,40203)/1

Zww  = 0,19297 g

Zwb =  [(36,54965 - 36,31803) + (34,71552 - 34,49516) + (36,82878 - 36,55928)] / 3 =

Zwb =  [0,23162 + 0,22036 + 0,2695] / 3 =  0,72148 / 3

Zwb =  0,240493 g