一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及金属材料表面性能领域，一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置及方法，与现有的思路不同，本方法采用较软介质长期摩擦较硬材料以获得不同材料的耐磨性的区别，能更客观地评价硬度较低的金属材料在相同条件下的耐磨性能，试验结果与实际运行结果也更吻合。具体为将待检测样品固定在试样槽中，不需要其他任何液体及磨粒等磨损介质，橡胶轮和试样组成摩擦副，进行试验时，旋转的橡胶轮对试样进行相对滑动摩擦运动，同时利用杠杆装置和砣码对橡胶轮施加一定的正压力70N

【技术实现步骤摘要】
一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及金属材料表面性能领域，尤其涉及一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置及使用方法。

技术介绍

[0002]现有的耐磨试验及其评价方法虽然多种多样，但无一例外是针对硬度高和耐磨性强的耐磨钢、工具钢及经表面改性处理的金属材料设计的，如硬质材料干磨法，硬质磨粒湿磨法等传统的方法，这类方法一般采用硬度较大的材料如轴承钢珠、石英砂粒等介质对试验材料进行往复式摩擦，这类方法并不适用于结构或容器用钢等材料的耐磨性评价。近年来，随着技术的进步及生产效率的提高，在许多应用领域对结构用钢的性能提出了更高的要求,结构件的耐磨性也成为评价其性能的重要指标之一，采用现有的耐磨试验标准及方法对结构用钢进行试验时，由于这一类钢的硬度一般≦HV300，耐磨试验用磨损介质硬度远大于这一值，这就造成了不同硬度的材料的试验结果无差别的结果，也就无法对比其耐磨性能。在一些对工件的耐磨性有一定要求的工程应用中，无法对选材提供有参考价值的建议。在上述的前提条件下，经过对现有的磨损试验装置及评价方法进行广泛的调研之后，提出了本专利技术专利中的适用于低硬度金属材料的耐磨试验方法。
[0003]本专利技术的目的是为了更加准确、客观地评价硬度较低的金属材料及其焊缝金属的耐磨性能以根据不同的使用要求正确选材。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是针对上述问题，提供一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置及使用方法。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置，包括试验腔体(1)、橡胶轮(2)、试样槽(3)、L形杠杆(6)、凸轮(7)、砣码(8)、电动机(9)、第一联轴器(10)、试验平台(11)、减速器(12)、LED显示器控制面板(13)、光电计数器(14)、第二联轴器(15)和腔体的端盖(16)，L形杠杆(6)的短臂端(4A)、长臂端(4B)、杠杆轴(5)和砣码(8)组成压紧装置，将砣码的重量传递到试样和橡胶轮之间产生摩擦力。电机(9)通过减速器(12)减速后带动橡胶轮(2)进行转动，其转速可通过控制面板(13)进行调节(低速和高速两档)，光电计数器(14)的传感器置于减速器输出轴一侧监测轴的转动，轴每转动一次，计数器加1，控制面板上的LED可显示总旋转次数，以上部件组成了装置的动力和控制系统。
[0006]一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置的使用方法：包括以下步骤：步骤一：首先将材料加工为试样，表面打磨光滑后，清理表面的油污、水分和杂质后，进行干燥处理后在分析天平上称重，精确至0.0001g；步骤二：将试样装入位于试验腔体中的杠杆短臂侧的试样槽中，并用试样槽的侧挡板和螺栓固定夹紧，进行摩擦的橡胶轮中间部分为带定位凹槽的铸钢材料，与减速器旋转轴上的凸出键配合固定在旋转轴上并用螺母固定防止沿轴向移动；安装完毕后，用端盖将试验腔体的侧面封闭，旋转的橡胶轮和试样在腔体内进行磨损
试验，形成一个半封闭的腔体；步骤三：在实验过程中通过试样向橡胶轮施加正压力获得摩擦力，实现方式通过杠杆装置，即在杠杆的长端悬挂标称重量为70或100N即换算到试样侧为70N的砣码，试样槽则位于杠杆的短端，受到施加的等效压力为70或100N。为了方便安装及取出试样，同时设置有凸轮装置可以将杠杆抬起即试样与橡胶轮分离或放下即试样与橡胶轮接触；步骤四：开启后计数器开始自动计数，转速为180转/分钟，经过500转以后由于橡胶轮过热软化，并伴有烟尘散发，无法继续正常转动而发生抖动，同时摩擦系数也由于温度升高而降低，此时按下停止按钮，自然冷却橡胶轮15min，然后继续摩擦500转再次停止后冷却15min，反复进行上述过程；步骤五：总转数达到10000转后取出试样，清理干净并充分干燥后称重，计算绝对失重量精确至0.0001g；步骤六：对于材料厚度小于6mm的试样，可加工同样尺寸大小的试样叠加在一起，使厚度补齐至6mm固定在试样槽中进行试验；步骤七：当橡胶轮经过长期使用后，其绍尔硬度小于50时，该橡胶轮则不再适用于进行磨损试验。
[0007]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种结构用钢等硬度较低的金属材料的耐磨性的量化评价方法，可以对备选的材料进行表面耐磨性能对比以确定最优先的材料以获得寿命周期成本的最小化。该方法在最大程度上模拟了工件在实际运行中的工况条件，具有操作简单，容易实现的特点，其试验结果也具有较强的说服力和可信度，是一种值得推广使用的方法。
附图说明
[0008]下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。
[0009]图1为耐磨实验机装置总体结构的俯视图。
[0010]图2为磨损试验原理示意图的正视图。
[0011]其中，1
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旋转腔体.2.
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橡胶轮.3
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试样槽(嵌入试样).4A
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杠杆短臂.4B
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杠杆长臂，5
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杠杆轴,6
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L形杠杆.7
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凸轮.8
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砣码.9
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电动机10
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联轴器1.11
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试验台.12
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减速器.13
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显示器及控制面板.14
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光电计数器.15
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联轴器.16
‑
腔体端盖。
具体实施方式
[0012]金属材料工件在服役过程中，由于与工作介质接触发生摩擦而产生磨损，会导致其有效截面厚度减小而失效，因此金属材料的表面耐磨性也是评价其使用性能的一项重要指标。目前有多种实验装置和方法来评价金属材料的耐磨性能，有硬质材料干磨法，硬质磨粒湿磨法等传统的方法。这类方法一般采用硬度较大的材料如轴承钢珠、石英砂粒等介质对试验材料进行摩擦，同时施加一定的正压力以增加摩擦力。这种方法的局限性在于由于磨损介质的硬度过高，因此具有很强的磨削力，对于表面硬度较低(≦HV300)的金属材料具有很强的磨削量，因此在相同的试验条件下对不同硬度的金属材料试验获得的磨削失重量几乎无差别，这样就导致了不同硬度和耐磨性的金属材料的试验结果接近，从而无法评价金属材料之间的耐磨性能高低。
[0013]一般来说，材料的表面硬度和强度越高，耐磨性能也越好，对于工作在磨损工况条件中的金属工件而言，耐磨性是一项重要的性能指标，良好的耐磨性可以使工件具有更长的服役寿命，从而降低了工件的寿命周期成本以及维护成本等。在相同使用条件下，材料的耐磨性能越高工件的质量指标也越好，因此，材料的耐磨性一直是工程技术人员关注的重
要性能指标之一。耐磨性的影响因素除了硬度和强度外，材料的晶体结构、工作温度湿度、塑性和韧性、夹杂物和冶金缺陷及表面粗糙度等因素都对耐磨性具有一定的影响作用。耐磨性的实验装置和评价方法也有多种，包括失重法、尺寸变化法、表面形貌测定法、刻痕法等方法，其中采用最多也最容易实现的方法为失重法，即用分析天平测量试样在试验前后的重量变化以评价材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置，其特征在于：包括试验腔体（1）、橡胶轮（2）、试样槽（3）、 L形杠杆（6）、凸轮（7）、砣码(8)、电动机(9)、第一联轴器(10）、试验平台(11)、减速器(12)、LED显示器控制面板（13）、光电计数器(14)、第二联轴器（15）和腔体的端盖（16），L形杠杆（6）的短臂端（4A）、长臂端（4B）、杠杆轴（5）和砣码(8)组成压紧装置，将砣码的重量传递到试样和橡胶轮之间产生摩擦力，电机（9）通过减速器（12）减速后带动橡胶轮（2）进行转动，其转速可通过控制面板（13）进行调节（低速和高速两档），光电计数器（14）的传感器置于减速器输出轴一侧监测轴的转动，轴每转动一次，计数器加1，控制面板上的LED可显示总旋转次数，以上部件组成了装置的动力和控制系统。2.一种评价较低硬度金属材料耐磨性的装置的使用方法：其特征在于：包括以下步骤：步骤一：首先将材料加工为试样，表面打磨光滑后，清理表面的油污、水分和杂质后，进行干燥处理后在分析天平上称重，精确至0.0001g；步骤二：将试样装入位于试验腔体中的杠杆短臂侧的试样槽中，并用试样槽的侧挡板和螺栓固定夹紧，进行摩擦的橡胶轮中间部分为带定位凹槽的铸钢材料，与减速器旋转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心保，王志斌，柳阳，王文忠，连杰，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：