ГОСТ 23.201-78

Группа Т51

    
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

    
    
Обеспечение износостойкости изделий

    
Метод испытания материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание
с помощью центробежного ускорителя

    
Products wear resistance assurance.
Gas abrasive wear testing of materials and coatings with centrifugal accelerator

    
    
МКС 19.060

Дата введения 1979-01-01

  Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 7 февраля 1978 г. N 382 дата введения установлена 01.01.79

    ПЕРЕИЗДАНИЕ
    
    
    Настоящий стандарт распространяется на металлические материалы и покрытия и устанавливает метод их испытания на абразивное изнашивание в потоке твердых частиц.
    
    Стандарт не распространяется на материалы и покрытия твердостью менее 20 HV, на пористые материалы со средним размером пор более 0,02 мм, а также на покрытия толщиной менее 0,3 мм.
    
    Метод основан на одновременном воздействии на испытуемые и эталонные образцы потока твердых частиц, создаваемого центробежным ускорителем со стандартными размерами рабочих органов при фиксированных режимах испытаний, и измерении величины износа исследуемого и эталонного образцов, а износостойкость материала оценивают путем сравнения его износа с износом эталонного образца.
    
    

1. ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ

    
    Центробежный ускоритель твердых частиц содержит вращающийся вокруг вертикальной оси ротор с четырьмя радиально расположенными каналами прямоугольного сечения. В радиальные каналы ротора из бункера поступает абразивный материал, который под действием центробежных сил выбрасывается из ротора и ударяется о поверхность закрепленных вокруг него испытуемых образцов со скоростью, определяемой скоростью вращения ротора, и под углом атаки, определяемым установкой образцов.
    
    Схема установки образцов приведена на черт.1 приложения 1. Основными параметрами центробежного ускорителя, определяющими режим истечения и удара по образцу абразивных частиц, являются: расстояние от выходного окна канала до оси ротора, составляющее (100±0,5) мм, размеры сечения канала, составляющие 37 мм; длина канала, составляющая (82±0,4) мм, а также диаметр выходного канала бункера, составляющий (6±0,2) мм, и угол конусности бункера =90°. Испытательная установка должна отвечать требованиям пп.3.1-3.4.
    
    Абразивный материал - кварцевый песок Приволжского месторождения по ГОСТ 6139-2003 с размером зерен 0,5-0,9 мм и с относительным содержанием влаги не более 0,15% используют при общей сравнительной оценке износостойкости.
    
    При оценке износостойкости применительно к конкретным условиям изнашивания допускается использовать абразивный материал, соответствующий материалу, воздействующему при эксплуатации, но с размером зерен не более 1,2 мм. В этом случае характеристики абразивного материала приводят в протоколах испытаний. При применении стандартного абразивного материала указывают номер соответствующего стандарта. При применении нестандартного абразивного материала в протоколе испытаний указывают вид абразивного материала, месторождение, максимальный и минимальный размер зерен абразива, их твердость, среднюю удельную поверхность частиц в квадратных сантиметрах на грамм и другие данные, необходимые для идентификации абразивного материала, устанавливаемые по согласованному перечню. При частоте вращения ротора 3000 об/мин допускается при приработке повторно использовать абразивный материал, но не более двух раз.
    
    Исследуемые и эталонные образцы изготовляют в виде пластин размером 20х15х4 мм с допусками на размеры по 7-му классу точности и шероховатостью рабочей поверхности (поверхность 20х15 мм) =0,16-0,32 мкм, без острых кромок.
    
    Примечание. При необходимости проведения испытаний образцов толщиной менее 4 мм допускается применять прокладки, обеспечивающие суммарную толщину пакета 4 мм. При испытании пористых материалов, как исключение, допускается шероховатость поверхностей более 0,32 мкм.
    
    
    Эталонные образцы изготовляют из стали марки 45 по ГОСТ 1050-88 в отожженном состоянии твердостью 185-195 НV. Износ испытуемых и эталонных образцов определяют путем взвешивания с погрешностью не более 0,1 мг до и после испытаний.
    
    Потеря массы образца вследствие износа при испытании должна составлять не менее 5 мг.
    
    Промывочные материалы: бензин по НТД, ацетон по ГОСТ 2603-79.
    
    

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

    
    2.1. Перед испытаниями определяют твердость образцов по ГОСТ 2999-75. Отобранные образцы маркируют.
    
    2.2. Проверяют влажность абразивного материала по ГОСТ 5382-91 и при необходимости доводят ее до соответствия требованиям разд.1.
    
    2.3. Образцы последовательно промывают растворителями, указанными в разд.1, и просушивают на воздухе.
    
    2.4. Эталонные и испытуемые образцы устанавливают на центробежном ускорителе и производят приработку перед каждым испытанием. Установка образца в держателе должна обеспечивать ширину участка рабочей поверхности образца, открытую воздействию абразивного материала, (12±0,1) мм. При приработке угол установки образцов, частота вращения ротора, количество засыпаемого в бункер абразива назначаются такими же, как при проведении основного испытания (пп.3.1-3.4).
    
    2.5. После приработки образцы вновь промывают в соответствии с п.2.3 и определяют начальную массу образцов взвешиванием в соответствии с разд.1.
    
    

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

    
    3.1. Образцы устанавливают на испытательной установке в положении, соответствующем выбранному углу атаки (см. п.3.2). Допускается одновременно устанавливать 15 образцов с различными углами атаки. При этом одновременно устанавливают с одинаковыми углами атаки не менее трех испытуемых и трех эталонных образцов. Размещение этих образцов вокруг ротора должно быть равномерным.
    
    При испытаниях пористых неоднородных сплавов, спеченных металлокерамических материалов и неоднородных наплавок одновременно устанавливают пять образцов исследуемого материала и три образца эталонного материала. Образцы должны быть установлены таким образом, чтобы центр рабочей поверхности образца лежал в горизонтальной плоскости осей рабочих каналов ротора, а расстояние от центра рабочей поверхности образца до оси ротора должно составлять (118±1) мм. Угол в плане между осью, направленной вдоль большей стороны образца, и нормалью к цилиндрической поверхности ротора в точке пересечения оси образца с поверхностью ротора должен составлять 55°±20' (черт.1).
    
    3.2. Испытания проводят при углах атаки 15; 30; 60 и 90°. Необходимый угол атаки обеспечивается наклоном рабочей поверхности образца относительно горизонтальной плоскости.
    
    3.3. Устанавливают частоту вращения ротора 3000 или 6000 об/мин, обеспечивающую скорость потока частиц абразива 38 или 76 м/с.
    
    Примечание. При использовании абразивного материала, соответствующего ГОСТ 6139-2003, частота вращения ротора () в об/мин может быть вычислена по формуле
    

    
где - средняя скорость частиц, м/с.
    
    
    При использовании абразивного материала, не отвечающего ГОСТ 6139-2003, частоту вращения ротора, обеспечивающего необходимую скорость удара частиц, подбирают опытным путем. Частоту вращения ротора поддерживают в процессе испытаний постоянной в пределах ±2,5% расчетной.
    
    3.4. Количество расходуемого абразивного материала при испытаниях должно соответствовать указанному в табл.1.
    
    

Таблица 1

    
    
    При несоблюдении требования разд.1 (при испытаниях накоплен слишком малый износ) для испытания берут удвоенное количество абразивного материала.
    
    При испытаниях необходимо обеспечивать непрерывную подачу абразивного материала в ротор. Если масса абразивного материала, необходимая для испытаний, превышает вместимость бункера, то допускается подсыпать абразивный материал в бункер в процессе испытаний.
    
    3.5. Включают привод вращения ротора и после достижения им расчетной частоты вращения открывают заслонку бункера для подачи абразивного материала в ротор.
    
    3.6. После израсходования абразивного материала, засыпанного в бункер и предназначенного для данной серии испытаний, ротор останавливают, образцы снимают, промывают по п.2.3 и взвешивают в соответствии с разд.1. При установке и съеме образцов не допускается повреждение их поверхностей.
    
    3.7. Результаты взвешивания образцов до и после испытаний заносят в протокол. Образец протокола приведен в приложении 2.
    
    3.8. Проводят испытания при других углах установки образцов и частотах вращения ротора, подбираемых в соответствии с пп.3.2 и 3.3.
    
    3.9. Если при испытании с определенной скоростью частиц и определенным углом атаки отклонение значения потери массы (износа) отдельных образцов превышает 15% средней потери массы всех испытанных образцов, то испытание повторяют в соответствии с пп.3.1-3.7.
    
    3.10. Средние потери массы эталонных образцов по результатам испытаний должны находиться в пределах, указанных в табл.2.
    
    

Таблица 2

    
    
    Если потери массы эталонных образцов отличаются от значений, указанных в табл.2, то следует проверить правильность выполнения условий испытаний по разд.1 и после приведения условий испытаний в соответствии с указанными пунктами повторить испытания.
    
    

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

    
    4.1. По результатам взвешивания образцов до и после испытаний с определенным углом атаки и скоростью частиц определяют среднюю потерю массы эталонных образцов и среднюю потерю массы испытуемых образцов.
    

    
где - количество испытуемых образцов в соответствии с п.3.1;

    , - потери массы -го эталонного и испытуемого образцов.
    
    4.2. Относительную износостойкость () исследуемого материала вычисляют по формуле
    

    
где ; - плотности эталонного и испытуемого материала соответственно, г/см.

    Результаты расчетов заносят в протокол. Указанные вычисления производят с погрешностью не более 0,0001 г.
    
    4.3. При записи результатов испытаний необходимо указывать режимы испытаний образцов (угол атаки, скорость частиц), к которым относится данное значение износостойкости.
    
    4.4. В стандартах, технических условиях и другой нормативно-технической документации, устанавливающей требования на износостойкость испытуемых материалов, значения относительной износостойкости должны приводиться со ссылкой на настоящий стандарт, с указанием угла атаки и скорости абразивных частиц. Например: "Износостойкость при изнашивании по ГОСТ 23.201-78 при =90° и =3000 об/мин не менее 5,2".
    
    Если при испытаниях применяют абразивный материал, отличный от указанного в ГОСТ 6139-2003, то должны приводиться также данные в соответствии с разд.1 по использованному абразивному материалу.
    
    

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое

    
ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ МАШИНА

    
    Схема машины ЦУК приведена на черт.1. Испытуемые образцы 1 закрепляют симметрично относительно оси вращения ротора 4. Из бункера 2 абразивные частицы при открытой заслонке 3 поступают в центральное отверстие ротора 4, откуда под действием центробежных сил поступают через четыре радиальные канала на образцы 1. Ротор крепят непосредственно к валу электродвигателя 5, а с нижней частью вала двигателя связан датчик частоты вращения вала. Обеспечивается возможность плавного регулирования скорости вращения ротора с автоматическим поддержанием установленной частоты вращения.
    
    

1 - образец; 2 - бункер; 3 - заслонка; 4 - ротор; 5 - двигатель; 6 - датчик частоты вращения;
7 - радиальные каналы ротора

Черт.1

    
    
    После соударения с образцами абразивные частицы и их осколки падают в нижний бункер, откуда удаляются с помощью пылесоса.
    
    Комплект установки ЦУК состоит из самой испытательной машины и пульта управления.
    
    Крепление образцов на испытательной установке осуществляется в специальных держателях с помощью клиньев, что обеспечивает быстрый съем и установку образцов. Схематически держатели представлены на черт.2.     
    
    

1 - прижимная скоба; 2 - образец; 3 - держатель; 4 - опорное кольцо; 5 - клин

Черт.2

    
    
    Установка держателей, обеспечивающих фиксацию образцов под заданным углом атаки, производится с помощью специального приспособления, центрируемого по оси ротора.
    
    При изготовлении и периодически в процессе эксплуатации испытательной машины (например, после смены чрезмерно изношенных направляющих радиальных каналов ротора) производится статическое балансирование ротора. При этом в качестве противовесов применяют специальные винты, ввинчиваемые в отверстие на радиальной поверхности ротора.
    
    

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое

    
ПРОТОКОЛ
испытаний на абразивное изнашивание по ГОСТ 23.201-78

    
Дата 25.IV.1970 г.                                                                          Исполнитель ВОЛКОВ В.А.

Характеристики материалов

Режим испытаний

Результаты испытаний

    
    
    Относительная износостойкость:
    

    
Подпись ______________

Текст документа сверен по:
официальное издание
Механические испытания.
Обеспечение износостойкости изделий:
Сб. стандартов. - М.: Стандартинформ, 2005