OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 4 2023 277 MATERIAL SCIENCE 3 2 3 exp(4, 905 13,8944 18, 4222 10, 2599 ); b = − ϕ+ + ϕ − ϕ 4 2 3 exp(1, 4681 12, 2584 20, 7322 15,8855 ); b = + ϕ − − ϕ + ϕ ϕ – коэффициент формы (несферичности), s S ϕ = , где s – площадь поверхности эквивалентной сферы с объемом, равным объему частицы; S – площадь поверхности частицы. В свою очередь, коэффициент лобового сопротивления сферических частиц определялся согласно Morsi и Alexander [30, 39]: 2 3 1 2 Re Re D a a C a = + + , где 1 a , 2 a и 3 a – константы. Для оценки влияния SF на форму износа и скорость эрозии было проведено дополнительное исследование с моделью Oka, представленное на рис. 14. Интересно, что более «вытянутые» частицы с малым коэффициентом формы (0,25–0,5) дают качественно отличный профиль от частиц, близких к сферической форме (1–0,75). КоличеРис. 14. Влияние «shape factor» на форму и значение удельного эрозионного износа по длине образца (для коэффициентов Oka 90 0, 004 E = ; 1 0,613 n = ; 2 6, 439 n = ; 2 2,21 k = ; 3 0,19 k = ) Fig. 14. The eff ect of the “shape factor” (for Oka coeffi - cients 90 0.004 E = ; 1 0.613 n = ; 2 6.439 n = ; 2 2.21 k = , 3 0.19 k = ) ственно это также отражается на интегральном значении эрозионного износа, представленного в табл. 4. Очевидно, что такая же степень зависимости будет соблюдаться для других моделей эрозии. Т а б л и ц а 4 Ta b l e 4 «Shape factor» и расчетная скорость эродирования (ER) “Shape factor” and erosion rate (ER) Shape factor ER 0,25 0,00349 0,5 0,0055466 0,75 0,0061866 Такое влияние связано с изменением профиля скоростей частиц и перераспределения частиц разного диаметра вдоль радиуса пятна контакта частиц с поверхностью из-за увеличения лобового сопротивления. На рис. 15, 16 представлены распределения скоростей частиц и диаметров, осредненных по ячейкам, для SF 0,25, 0,5 и 0,75 около стенки образца. Видно, что со снижением SF сначала слабо (для SF = 0,5), а для SF = 0,25 значительно снижается величина абсолютной скорости частиц по радиусу износа, что соответствует снижению интегральной скорости эрозии. Заметно меняется и форма профиля: для SF = 0,25 наблюдется резкое падение скорости на участке 0,25 мм по сравнению с относительно плавным снижением и даже локальным высоким ростом скорости (для SF = 0,75). С уменьшением SF растет средний диаметр в области центра пятна, как и различие по средним диаметрам между центральной и периферийной областью пятна, что ведет одновременно к снижению влияния локальных максимумов средних диаметров для SF = 0,75 и SF = 0,5. На рис. 17 представлено фото абразивного порошка. Можно допустить, что для большинства частиц, несмотря на угловатость и коагулированную структуру крупных формирований, это отношение составит в основном не более 0,4–0,5, если оценивать по критерию aspect ratio (отношению двух ортогональных максимальных расстояний между точками контура). Оценка в ПО ImageJ [40] показала значение ≈0,35 для отношения периметра круга с эквивалентной пло-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1