Особливості механізмів ударно-абразивного зношування та методи оцінки зносотривкості деталей машин
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9868-2026-1(45)-132-145Ключові слова:
ударно-абразивне зношування, зносостійкість, трибологія, механізми зношування, деталі машин, абразивне середовище.Анотація
У статті проаналізовано сучасні уявлення про механізми ударно-абразивного зношування матеріалів, що працюють в умовах одночасної дії ударних навантажень та абразивного середовища. Показано, що ударно-абразивне зношування є складним багатомеханізмовим процесом. У ньому реалізуються мікрорізання поверхні абразивними частинками, інтенсивна пластична деформація приповерхневих шарів, втомне підповерхневе руйнування та деламінаційне відшаровування матеріалу. Проаналізовано особливості напружено-деформованого стану матеріалу в зоні контакту абразивних частинок із поверхнею деталі та визначено основні фактори, що впливають на інтенсивність зношування. Розглянуто умови експлуатації типових деталей машин, які працюють у режимі ударно-абразивного навантаження, зокрема ковшів екскаваторів, молотків і бил дробарок, бурових доліт, клапанів бурових насосів та футерівок дробильно-помольного обладнання. Показано, що інтенсивність їх зношування визначається комплексною дією ударних навантажень, властивостей абразивного середовища та фізико-механічних характеристик матеріалів. У роботі також узагальнено сучасні методи оцінки зносостійкості матеріалів, що включають лабораторні стендові випробування, натурні дослідження, мікроструктурний аналіз поверхонь зносу та чисельне моделювання процесів руйнування. Показано, що комплексне використання експериментальних і розрахункових методів дозволяє підвищити достовірність оцінки зносостійкості та прогнозування ресурсу деталей машин, що працюють в умовах ударно-абразивного зношування.
Завантаження
Посилання
1. Zum Gahr, K.-H. (1998). Wear by hard particles. Tribology International, 31(10), 587–596. https://doi.org/10.1016/S0301-679X(98)00079-6
2. Hutchings, I. M., & Shipway, P. (2017). Tribology: Friction and wear of engineering materials (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.
3. Badisch, E., Kirchgaßner, M., & Franek, F. (2009). Continuous impact/abrasion testing: Influence of testing parameters on wear behaviour. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 223(8), 1167–1175. https://doi.org/10.1243/13506501JET535
4. Winkelmann, H., Badisch, E., Varga, M., et al. (2010). Wear mechanisms at high temperatures. Part 3: Changes of the wear mechanism in the continuous impact abrasion test with increasing testing temperature. Tribology Letters, 37(2), 419–429. https://doi.org/10.1007/s11249-009-9534-3
5. Chintha, A. R., Prakash, B., Vleugels, J., & Celis, J.-P. (2019). Role of fracture toughness in impact-abrasion wear. Wear, 426–427, 385–394. https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.03.028
6. Haiko, O., Valtonen, K., Ojala, N., Holmberg, K., & Kuokkala, V.-T. (2018). Comparison of impact-abrasive wear characteristics and performance of direct quenched and direct quenched and partitioned steels. Wear, 400–401, 73–85. https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.12.016
7. Rojacz, H., Badisch, E., Winkelmann, A., & Varga, M. (2022). Impact-abrasive wear of martensitic steels and complex iron-based hardfacing alloys. Wear, 500–501, Article 204356. https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.204183
8. Halyko, A. V. (2007). Udarno-abrazivne znoshuvannia detalei mashyn ta ahrehativ [Impact-abrasive wear of machine parts and assemblies]. Naukovi zapysky: zb. nauk. pr., (8), 77–79. https://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/4451 (in Ukrainian)
9. Stachowiak, G. W., & Batchelor, A. W. (2014). Engineering tribology (4th ed.). Elsevier.
10. Zum Gahr, K.-H. (1987). Microstructure and wear of materials. Elsevier.
11. Finnie, I. (1960). Some reflections on the erosion of surfaces by solid particles. Wear, 3(2), 87–103. https://doi.org/10.1016/0043-1648(60)90005-5
12. Kragelsky, I. V. (1968). Trenie i iznos [Friction and wear]. Mashinostroenie. (in Russian)
13. Khrushchov, M. M., & Babichev, M. A. (1970). Abrazivnoe iznashivanie metallov [Abrasive wear of metals]. Nauka. (in Russian)
14. Archard, J. F. (1953). Contact and rubbing of flat surfaces. Journal of Applied Physics, 24(8), 981–988. https://doi.org/10.1063/1.1721448
15. Bayer, R. G. (2004). Mechanical wear fundamentals and testing. Marcel Dekker.
16. Ratia, V., Valtonen, K., & Kuokkala, V.-T. (2013). Impact-abrasion wear of wear-resistant steels at perpendicular and tilted angles. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 227(8), 868–877. https://doi.org/10.1177/1350650113487831
17. Brownlie, F., Hodgkiess, T., Galloway, A. M., & Pearson, A. (2021). Experimental investigation of engineering materials under repetitive impact with slurry conditions. Tribology Letters, 69(1), Article 5. https://doi.org/10.1007/s11249-020-01381-y
18. ASTM International. (2021). Standard test method for measuring abrasion using the dry sand/rubber wheel apparatus (Standard No. ASTM G65-16R21). https://doi.org/10.1520/G0065-16R21
19. ASTM International. (2017). Standard test method for measuring abrasion resistance of materials by abrasive loop contact (Standard No. ASTM G174-04R17). https://doi.org/10.1520/G0174-04R17
20. Gee, M. G. (2002). Rotating wheel abrasive wear testing (Measurement Good Practice Guide No. 55). National Physical Laboratory.
21. Dvoruk, V. I., & Bielykh, S. S. (2012). Abrazivna znosostiikist ta struktura lehovanykh stalei [Abrasive wear resistance and structure of alloyed steels]. Problemy trybolohii, (1), 14–19. (in Ukrainian)
22. Zeiler, B., Bartl, A., & Schubert, W.-D. (2021). Recycling of tungsten: Current share, economic limitations, technologies and future potential. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 98, Article 105546. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105546
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Нафтогазова енергетика
TЦя робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
.png)
1.png){kind=logo}
