Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 1 2019 109 MATERIAL SCIENCE [1–4]. Объекты топливно-энергетического, не- фтегазового, горнодобывающего, строительно- го, транспортного и машиностроительного ком- плексов в процессе эксплуатации подвержены воздействию таких неблагоприятных факторов для их эксплуатационных свойств, как высокие нагрузки и значительные температурные пере- пады. Эти факторы, как правило, природно-тех- ногенного характера ведут к авариям и иногда катастрофам, а также чаще всего к потере у вы- шеуказанных объектов работоспособного состо- яния. Анализируя эту ситуацию, авторы статей [2, 5] обращают внимание на то, что только пря- мой материальный ущерб от аварийных и иных ситуаций достигает 10 млрд руб. Неблагопри- ятные факторы ими сгруппированы так: кон- структивные, к которым прежде всего относят научно- и нормативно-необоснованный выбор материалов; технологические; эксплуатацион- ные и влияние человеческого фактора. В настоящей работе основное внимание было сконцентрировано на изучении законо- мерностей абразивного изнашивания металлов и сплавов при воздействии глубоких отрица- тельных температур. Отметим, что к низкотем- пературным принято относить процессы, про- текающие при температурах ниже 273 К, а к криогенным – ниже 120 К. Кроме этого необхо- димо подчеркнуть и то, что к самому губитель- ному – в плане влияния на работоспособность деталей и узлов трения – относят абразивное из- нашивание, сопровождающееся царапающим, а еще хуже режущим изнашиваемую поверхность действием абразивных частиц. Поэтому с точки зрения методологии и методики в проведенном исследовании пристальное внимание было уде- лено вопросу выбора способа абразивного изна- шивания и обоснования принципиальной схемы (см. сводную таблицу) абразивного воздействия на изнашиваемую охлажденную поверхность образца [6]. О методологических особенностях Для решения методологического вопроса вы- полнен анализ способов и схем низкотемпера- турных испытаний на абразивное изнашивание. Оказалось, что в настоящее время для исследова- ния в экспериментальных стендах и установках воспроизводятся следующие основные условия для реализации сугубо механического процесса: 1) изнашивание абразивной струей; 2) изнашивание в абразивной массе; 3) трение о закрепленный абразив; 4) ударно-абразивное изнашивание. Различие в объеме разрушений, возникаю- щих на изнашиваемых поверхностях, на наш взгляд, обусловливается в рассматриваемых способах испытаний рядом факторов. С одной стороны, влиянием механофизических свойств изнашиваемого материала, с другой – способом абразивного воздействия, а также абразивной способностью самой изнашивающей среды. В том случае, когда отрицательная темпера- тура влияет на все перечисленные факторы од- новременно, об исследовании закономерностей абразивного низкотемпературного изнашивания металлов и сплавов с позиций физики и механи- ки разрушения судить весьма проблематично. В подобных ситуациях вернее всего вести речь об исследованиях, имеющих конкретное при- кладное значение. По этой причине, с нашей точ- ки зрения, при исследовании закономерностей абразивного низкотемпературного изнашивания (механофизический аспект) при выборе способа и обоснования схемы испытаний на износ следу- ет, прежде всего, обеспечить такие условия: 1) на изнашиваемых металлических поверх- ностях процесс разрушения должен происходить при реализации такого напряженного состояния, когда свободно развиваются пластические де- формации; 2) абразивная среда не должна менять своих обычных характеристик за весь период фрикци- онного взаимодействия с охлажденной поверх- ностью изнашиваемого образца; 3) параметры режима износных испытаний, например, скорость, угол атаки, характер при- ложения нагрузки, не должны оказывать суще- ственного влияния на механизмы, контролирую- щие процесс хрупкого разрушения, а значит, и на механизм возникновения частицы износа. На основании указанных выводов, следую- щих из анализа закономерностей абразивного износа, сделано заключение о том, что наиболее приемлемым для решения поставленных задач является способ, действие которого основано на свободном воздействии абразивных частиц на изнашиваемую поверхность. Весьма распространенным является разгон частиц воздушным потоком. В практическом от-