झाड़ी पहनने के प्रतिरोध पर कठोरता की गहराई

झाड़ी पहनने के प्रतिरोध पर कठोरता की गहराई

स्थानीय प्लास्टिक विरूपण के लिए सामग्री प्रतिरोध के एक सूचकांक के रूप में, कठोरता का झाड़ी पहनने के प्रतिरोध के साथ एक मजबूत संबंध है, लेकिन दोनों के बीच संबंध सरल रैखिक नहीं है, लेकिन घर्षण तंत्र, काम करने की स्थिति, सामग्री माइक्रोस्ट्रक्चर और अन्य कारकों द्वारा। सिद्धांत की भूमिका से निम्नलिखित विश्लेषण, कानून को प्रभावित करते हैं, सीमा की स्थिति:

सबसे पहले, कठोरता और पहनने के प्रतिरोध का मूल सिद्धांत

1। पहनने के तंत्र पर कठोरता का निरोधात्मक प्रभाव
(१) अपघर्षक पहनना नियंत्रण
अपघर्षक पहनना नियंत्रण:जब कठोर कण (जैसे कि लोहे के फाइलिंग और धूल) झाड़ी की सतह में एम्बेडेड होते हैं, तो उच्च कठोरता सामग्री (जैसे एचआरसी 60+ असर स्टील) कण इंडेंटेशन का विरोध करता है, ताकि अपघर्षक कण केवल गहरे कटौती के बजाय सतह के फर्स्ट का उत्पादन करते हैं।
डेटा समर्थन:45 # स्टील (HB200) स्नेहन के वातावरण में Sio₂ कण (कठोरता HV1000), 0.5mg / h की पहनने की दर; और GCR15 (HRC62) की दर 0.05mg / h, 90%की एक बूंद पहनती है।

(२) चिपकने वाला पहनना निषेध
सूक्ष्म प्रक्रिया:कम कठोरता सामग्री (जैसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु) उच्च गति वाले घर्षण में, सतह धातु को स्थानीय तापमान में वृद्धि और "कोल्ड वेल्डिंग" की घटना के कारण नरम करना आसान है, चिपकने वाला नोड्यूल का गठन; उच्च कठोरता सामग्री (जैसे कि बुझा हुआ स्टील) उच्च शक्ति की सतह की चोटियां, नोड्यूल्स को आंसू करना आसान नहीं है, सामग्री प्रवास को कम करता है।
विशिष्ट मामला:स्नेहन के बिना ऑपरेशन के 100 घंटे के बाद 20# स्टील की झाड़ी (HB140) अनचाहे, सतह पर स्पष्ट आसंजन गड्ढे दिखाई दिए; HRC58 के लिए कार्बोबाइजिंग और शमन के बाद, गड्ढों की गहराई 0.15 मिमी से घटकर 0.02 मिमी हो गई।

2। कठोरता और सतह माइक्रोस्ट्रक्चर का सहक्रियात्मक प्रभाव
अनाज शोधन द्वारा मजबूत:उच्च कठोरता सामग्री अक्सर ठीक अनाज संगठन के साथ होती है (जैसे कि शमन के बाद स्टील में असर करने में मार्टेंसाइट अनाज का आकार <5μm), और अव्यवस्था गति पर अनाज की सीमाओं के बाधा प्रभाव को बढ़ाया जाता है, जिससे सतह पर पहनने के लिए खांचे का उत्पादन करना अधिक कठिन हो जाता है।
दूसरे चरण के कणों की भूमिका:एक "सूक्ष्म कवच" के रूप में WC कणों (कठोरता HV2000) के फैलाना वितरण में सीमेंटेड कार्बाइड बुशिंग्स (जैसे WC-CO), जब मैट्रिक्स कठोरता (HRC65) और दूसरे चरण से मेल खाने के लिए, पहनने के लिए एक एकल धातु की तुलना में पहनने को 70% तक कम किया जा सकता है।

दूसरा। मात्रात्मक कठोरता - प्रतिरोध संबंध और महत्वपूर्ण थ्रेसहोल्ड पहनें
1। रैखिक सहसंबंध अंतराल (कमरे के तापमान पर सूखी घर्षण स्थिति)

नोट: ड्राई घर्षण स्लाइडिंग वियर टेस्ट पर आधारित डेटा (लोड 50 एन, स्पीड 0.5 मीटर/एस)

2। गैर-रैखिक संक्रमण घटना (महत्वपूर्ण कठोरता से अधिक होने के बाद)

भंगुर पहनने का जोखिम:जब कठोरता HRC68 (जैसे सिरेमिक बुशिंग) से अधिक हो जाती है, तो सामग्री की फ्रैक्चर क्रूरता (KIC (KIC)<5MPa/m¹/²) decreases considerably, microcracking occurs under impact loading and the wear rate rises. For example:

SI3N4 सिरेमिक बुशिंग्स (HRC75) में बिना किसी प्रभाव की स्थिति के तहत HRC62 असर स्टील की तुलना में 3 गुना अधिक पहनने की दर है।

इष्टतम कठोरता रेंज: The optimum hardness for wear resistance of most metal-based bushings is between HRC55-62, where the Vickers hardness (HV) and the logarithm of the wear rate are linearly negatively correlated (R²>0.92).

तीसरा, कठोरता पर काम करने की स्थिति का मॉड्यूलेशन - प्रतिरोध संबंध पहनें

1। स्नेहन राज्य का प्रभाव

सीमा स्नेहन:तेल फिल्म में अधूरी है (जैसे कि मिश्रित स्नेहन क्षेत्र की स्ट्राइबेक वक्र), उच्च कठोरता (एचआरसी 60 +) बुशिंग्स तेल फिल्म में ऑक्सीकरण परत को पंचर कर सकती हैं, सीमा फिल्म की स्थिरता को बनाए रखने के लिए, सामग्री की कम कठोरता की तुलना में पहनने की दर 40%से कम है।

पूर्ण-फिल्म स्नेहन:When the oil film thickness (h>1μM) पूरी तरह से सतह खुरदरापन को कवर करता है, कठोरता का प्रभाव कमजोर हो जाता है। उदाहरण के लिए, डायनेमिक प्रेशर स्नेहन के तहत एक कॉपर मिश्र धातु झाड़ी (HB120) और एक असर स्टील झाड़ी (HRC62) के बीच पहनने की दर में अंतर <5%है।

2। तापमान और गति युग्मन प्रभाव

उच्च तापमान नरम:45 # स्टील (HRC40) 200 डिग्री में जब कठोरता HB180 तक गिर जाती है, तो कमरे के तापमान की तुलना में पहनने की दर 2.5 गुना बढ़ जाती है; और गर्मी-प्रतिरोधी स्टील (जैसे 1CR13, HRC50) 300 डिग्री में जब कठोरता प्रतिधारण दर> 90%।

उच्च गति वाले थर्मल प्रभाव:जब रैखिक वेग> 10 मीटर/एस, उच्च कठोरता सामग्री (कम थर्मल चालकता के साथ सिरेमिक) घर्षण गर्मी बिल्डअप के कारण सतह की एनीलिंग के लिए अग्रणी होती है, तो पहनने की दर मध्यम-कठोरता धातु (जैसे कांस्य) से अधिक के लिए उलट हो सकती है।

चौथा, इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में कठोरता अनुकूलन रणनीति

1। ढाल कठोरता डिजाइन

सतह सख्त प्रक्रिया:नाइट्राइडिंग (घुसपैठ की परत की कठोरता HV900-1200), लेजर शमन (सतह HRC65-70) और अन्य प्रौद्योगिकियों का उपयोग, ताकि झाड़ी की हार्ड कोर की सतह कठिन हो। उदाहरण के लिए:

ऑटोमोबाइल इंजन के कैंषफ़्ट झाड़ी के बाद आयन नाइट्रेड होने के बाद, पूरे कठोर हिस्से की तुलना में सतह के पहनने को 60% तक कम कर दिया जाता है, और साथ ही, कोर के भंगुर फ्रैक्चर से बचा जाता है।

2। कठोरता और अन्य गुणों का मिलान

कठोरता - क्रूरता संतुलन:निर्माण मशीनरी झाड़ियों (जैसे खुदाई करने वाली बकेट शाफ्ट झाड़ियों) को HRC45-50 के लिए कठोर करने की आवश्यकता है, जहां प्रभाव क्रूरता (25J/cm² के बराबर या उससे अधिक या उससे अधिक) रॉक प्रभाव के कारण चिपिंग को रोकती है और HRC60 झाड़ियों की तुलना में 1.8 बार झाड़ियों के जीवन का विस्तार करती है।

कठोरता - जंग प्रतिरोध समन्वय:316L स्टेनलेस स्टील (HRC28-32) का समुद्री जल पंप झाड़ी चयन, हालांकि कठोरता असर स्टील की तुलना में कम है, लेकिन क्रोम-प्लेटेड स्टील (HRC60, 5000 घंटे का जीवन) की तुलना में व्यापक जीवन (8000 घंटे) को पारित करने वाली फिल्म संक्षारण प्रतिरोध।

पांच, विशिष्ट विफलता के मामले और कठोरता सहसंबंध विश्लेषण

1। अपघर्षक पहनने की विफलता (खनन मशीनरी)

विफलता घटना:आंतरिक व्यास पहनने के 3 महीने बाद एक क्रशर स्पिंडल झाड़ी (45 # स्टील, HB220) 0.3 मिमी से अधिक है, जो 0.1 मिमी के अनुमेय मूल्य से कहीं अधिक है।

कठोरता अटेंशन: अयस्क धूल (कठोरता HV800-1200) झाड़ी की सतह की कठोरता को पार कर गई, और यह HRC58-62 के साथ GCR15 असर स्टील का उपयोग करने की सिफारिश की गई थी, जो कि सेवा जीवन को 1 वर्ष से अधिक . 2. से अधिक तक बढ़ाने की उम्मीद थी।

2। चिपकने वाला पहनने की विफलता (कंप्रेसर)

विफलता की घटना: एल्यूमीनियम मिश्र धातु बुशिंग (HB90) को स्नेहन के बिना स्टार्ट-अप पर क्लच किया गया था, और सतह पर धातु हस्तांतरण के निशान दिखाई दिए।

सुधार के उपाय: सतह पर हार्ड क्रोम चढ़ाना (HV1000) ने कठोरता को 10 गुना बढ़ा दिया, और आसंजन की महत्वपूर्ण गति को 2m/s से 8m/s तक बढ़ा दिया गया, जिसने सफलतापूर्वक चिपकाने की समस्या को हल किया।

सारांश:झाड़ी के पहनने के प्रतिरोध पर कठोरता का प्रभाव "प्रभावी अंतराल के भीतर सकारात्मक सहसंबंध, दहलीज मूल्य से अधिक के बाद गैर-रैखिक" के कानून का अनुसरण करता है। इंजीनियरिंग डिजाइन में, पहनने के प्रकार (अपघर्षक/आसंजन/थकान), काम करने की स्थिति मापदंडों (लोड/गति/तापमान) और इष्टतम रेंज (आमतौर पर HRC45-62) में कठोरता को नियंत्रित करने के लिए सामग्री मिलान करने के लिए, और सतह को मजबूत करने के माध्यम से "बाहरी कठोरता और आंतरिक कठोरता के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए", जैसे कि जीवन को अधिकतम करना चाहिए।

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