ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 226 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Установлено, что для адгезионного износа трибологическое поведение материалов описывается степенной зависимостью, характеризующейся высокой чувствительностью к изменениям параметров. Даже незначительное изменение параметра может оказать существенное влияние на зависимую переменную. Степенная зависимость позволяет установить связь между скоростью износа и различными эксплуатационными переменными, это делает ее полезным инструментом при проектировании компонентов с улучшенными характеристиками. Степенная зависимость представляет собой надежный подход к описанию процессов износа и трения, что обусловливает ее широкое применение в трибологии [24]. Использование степенной зависимости позволяет предотвратить преждевременный выход из строя трибологических элементов, разрабатывать материалы с повышенным ресурсом и оптимизировать условия эксплуатации. При этом следует учитывать ограничения данной модели и проводить проверку результатов моделирования с использованием эмпирических данных. Результаты и их обсуждение Для проведения экспериментальных исследований износа применяли машину трения, схему «палец – диск» и фиксированный путь скольжения, равный 5 км. На рис. 4 представлены изображение дорожки износа и отпечаток дорожки на контртеле из нержавеющей стали SS 304. Перед каждым экспериментом регистрировалась начальная масса образцов. Эксперименты проводились в соответствии с планом эксперимента (Design of Experiments, DoE). Потеря массы измерялась при различных нормальных нагрузках, скоростях скольжения и температурах. Потерю объема и удельную скорость изнашивания для каждого режима испытаний рассчитывали следующим образом: 3 Ïîòåðÿ îáúåìà (ìì ) = Ïîòåðÿ ìàññû (ì) = Ïëîòíîñòü (ì) ; (2) 3 Óäåëüíàÿ ñêîðîñòü èçíàøèâàíèÿ (ìì /Í ì) = ⋅ 3 Ïîòåðÿ îáúåìà (ìì ) Íàãðóçêà (Í) Ïóòü òðåíèÿ (ì) = × . (3) Результаты всех экспериментов представлены в табл. 5. Для моделирования изнашивания применяли степенной закон, связывающий удельную скорость изнашивания с нормальной нагрузкой (Н) и скоростью скольжения (об/мин). Обычно степенной закон используется для понимания влияния нескольких входных параметров на выходной отклик. Расчет выполняли согласно уравнению b c d W aL S T = , (4) где W – удельная скорость изнашивания; L – нормальная нагрузка; S – скорость скольжения; T – температура; a, b, c и d – константы. Значения этих констант определяли для материалов M1, M2 и M3 с использованием экспериментальных данных. С помощью программного обеспечения DataFit получали корреляцию между износом, нормальной нагрузкой, скоростью скольжения и температурой; эмпирическое уравнение для соответствующего материала приведено в табл. 6. Большинство проведенных экспериментов показывает, что материал M2 демонстрирует лучшую износостойкость, характеризующуюся наименьшей потерей объема и удельной скоростью изнашивания. При нагрузке 2 Н и скорости 400 об/мин материал M2 имеет потерю объема 1,6042 мм3 с удельной скоростью изнашивания 9,3125E-06 мм3/Н·м по сравнению с потерей объема материала M1 (13,0605 мм3) и материала M3 (10,0141 мм3). Материал M2 работает лучше, чем материал M1 и M3, когда нагрузка и скорость увеличиваются. При нагрузке 25 Н и скорости 1000 об/мин материал M1 показываРис. 4. Изображение дорожки износа, образованной образцами на диске из нержавеющей стали марки AISI 304 Fig. 4. Track image of pins on SS 304 steel disc
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1