Kedalaman kekerasan pada resistensi keausan bushing

Kedalaman kekerasan pada resistensi keausan bushing

Sebagai indeks ketahanan material terhadap deformasi plastik lokal, kekerasan memiliki korelasi yang kuat dengan resistensi keausan bushing, tetapi hubungan antara keduanya tidak linier sederhana, tetapi oleh mekanisme abrasi, kondisi kerja, struktur mikro material dan faktor lainnya. Analisis berikut dari peran prinsip, pengaruh hukum, kondisi batas:

Pertama, prinsip dasar ketahanan kekerasan dan keausan

1. Efek penghambatan kekerasan pada mekanisme keausan
(1) kontrol keausan abrasif
Kontrol keausan abrasif:Ketika partikel keras (seperti pengarsipan besi dan debu) tertanam di permukaan bushing, bahan kekerasan tinggi (misalnya HRC 60+ bantalan baja) menolak indentasi partikel, sehingga partikel abrasif hanya menghasilkan alur permukaan daripada potongan dalam.
Dukungan Data:45 # baja (HB200) di lingkungan pelumasan yang mengandung partikel SiO₂ (kekerasan HV1000), laju keausan 0,5mg / jam; dan GCR15 (HRC62) Tingkat keausan turun menjadi 0,05mg / jam, penurunan 90%.

(2) Penghambatan keausan perekat
Proses mikroskopis:Bahan kekerasan rendah (seperti paduan aluminium) dalam gesekan berkecepatan tinggi, logam permukaan mudah dilunakkan karena kenaikan suhu lokal dan terjadinya "pengelasan dingin", pembentukan nodul perekat; Bahan Kekerasan Tinggi (seperti baja padam) Puncak permukaan dengan kekuatan tinggi, nodul tidak mudah robek, mengurangi migrasi material.
Kasus Khas:Bushing baja# 20# yang tidak dihimpun (HB140) setelah 100 jam operasi tanpa pelumasan, lubang adhesi yang jelas muncul di permukaan; Setelah karburasi dan pendinginan ke HRC58, kedalaman lubang menurun dari 0,15mm menjadi 0,02mm.

2. Efek sinergis dari kekerasan dan mikrostruktur permukaan
Penguatan dengan perbaikan gandum:Bahan kekerasan tinggi sering disertai dengan organisasi butiran halus (misalnya ukuran butir martensit <5μm dalam bantalan baja setelah pendinginan), dan efek penghalang batas butir pada gerakan dislokasi ditingkatkan, yang membuatnya lebih sulit untuk menghasilkan alur keausan di permukaan.
Peran partikel fase kedua:Bushing karbida semen (seperti WC-CO) dalam distribusi difus partikel WC (kekerasan HV2000) sebagai "baju besi mikroskopis", ketika kekerasan matriks (HRC65) dan fase kedua yang cocok, keausan dapat dikurangi sebesar 70% dibandingkan dengan logam tunggal.

Kedua. Kekerasan Kuantitatif - Hubungan Resistensi Keausan dan Ambang Kritis
1. Interval korelasi linier (kondisi gesekan kering pada suhu kamar)

CATATAN: Data berdasarkan uji keausan gesekan gesekan kering (beban 50n, kecepatan 0,5m/s)

2. Fenomena transisi non-linear (setelah melebihi kekerasan kritis)

Risiko keausan rapuh:Saat kekerasan melebihi HRC68 (misalnya bushing keramik), ketangguhan patah dari material (KIC<5MPa/m¹/²) decreases considerably, microcracking occurs under impact loading and the wear rate rises. For example:

SI3N4 Bushing Keramik (HRC75) memiliki laju keausan 3 kali lebih tinggi dari baja bantalan HRC62 di bawah kondisi dampak yang tidak diunduk.

Kisaran kekerasan optimal: The optimum hardness for wear resistance of most metal-based bushings is between HRC55-62, where the Vickers hardness (HV) and the logarithm of the wear rate are linearly negatively correlated (R²>0.92).

Ketiga, modulasi kondisi kerja pada kekerasan - hubungan ketahanan aus

1. Pengaruh keadaan pelumasan

Pelumasan Batas:Dalam film minyak tidak lengkap (seperti kurva stribeck dari zona pelumasan campuran), bushing kekerasan tinggi (hrc 60 +) dapat menusuk lapisan oksidasi dalam film minyak, untuk menjaga stabilitas film batas, tingkat keausan daripada kekerasan rendah bahan lebih rendah dari 40%.

Pelumasan Film Penuh:When the oil film thickness (h>1μm) sepenuhnya mencakup kekasaran permukaan, dampak kekerasan melemah. Misalnya, perbedaan tingkat keausan antara bushing paduan tembaga (HB120) dan bushing baja bantalan (HRC62) di bawah pelumasan tekanan dinamis adalah <5%.

2. Efek suhu dan kopling kecepatan

Pelunakan suhu tinggi:45 # Steel (HRC40) dalam 200 derajat ketika kekerasan turun ke HB180, laju keausan daripada suhu kamar meningkat 2,5 kali; dan baja tahan panas (seperti 1CR13, HRC50) dalam 300 derajat ketika tingkat retensi kekerasan> 90%.

Efek termal berkecepatan tinggi:Ketika kecepatan linier> 10m/s, bahan kekerasan tinggi (keramik dengan konduktivitas termal rendah) karena penumpukan panas gesekan yang mengarah ke anil permukaan, laju keausan dapat dibalik untuk melebihi logam hardness sedang (seperti perunggu).

Keempat, strategi optimasi kekerasan dalam aplikasi teknik

1. Desain Kekerasan Gradien

Proses pengerasan permukaan:Penggunaan nitridasi (kekerasan lapisan infiltrasi HV900-1200), pendinginan laser (Surface HRC65-70) dan teknologi lainnya, sehingga permukaan bushing inti keras keras. Misalnya:

Setelah bushing camshaft dari mesin otomotif dinyalakan ion, keausan permukaan berkurang 60% dibandingkan dengan seluruh bagian yang dikeraskan, dan pada saat yang sama, fraktur rapuh inti dihindari.

2. Pencocokan kekerasan dan properti lainnya

Kekerasan - Keseimbangan Ketangguhan:Bushing mesin konstruksi (misalnya bushing poros bucket excavator) perlu dikeraskan untuk HRC45-50, di mana dampak ketangguhan (lebih besar dari atau sama dengan 25J/cm²) mencegah chipping karena dampak batu dan memperpanjang umur busing sebesar 1,8 kali dibandingkan dengan bushing HRC60.

Kekerasan - Koordinasi Resistensi Korosi:Pilihan bushing pompa air laut 316L stainless steel (HRC28-32), meskipun kekerasannya lebih rendah dari baja bantalan, tetapi resistensi korosi film pasif sehingga kehidupan komprehensif (8000 jam) daripada baja berlapis krom (HRC60, umur 5.000 jam) lebih lama.

Lima, kasus kegagalan khas dan analisis korelasi kekerasan

1. Kegagalan keausan abrasif (mesin pertambangan)

Fenomena Kegagalan:Bushing spindle crusher (45 # Steel, HB220) berjalan 3 bulan setelah keausan diameter dalam melebihi 0,3mm, jauh lebih banyak dari nilai yang diizinkan 0,1mm.

Atribusi kekerasan: Debu bijih (kekerasan HV800-1200) jauh melebihi kekerasan permukaan bushing, dan disarankan untuk menggunakan baja bantalan GCR15 dengan HRC58-62, yang diharapkan memperpanjang masa pakai hingga lebih dari 1 tahun . 2.

2. Kegagalan keausan perekat (kompresor)

Fenomena Kegagalan: Aluminium Alloy Bushing (HB90) dipegang saat start-up tanpa pelumasan, dan jejak transfer logam muncul di permukaan.

Langkah -langkah Peningkatan: Pelapisan krom keras (HV1000) pada permukaan meningkatkan kekerasan sebesar 10 kali, dan kecepatan adhesi kritis meningkat dari 2m/s hingga 8m/s, yang berhasil memecahkan masalah lengket.

Ringkasan:Pengaruh kekerasan pada resistensi keausan bushing mengikuti hukum "korelasi positif dalam interval efektif, non-linear setelah melebihi nilai ambang batas". Dalam desain teknik, perlu untuk menggabungkan jenis keausan (abrasif/adhesi/kelelahan), parameter kondisi kerja (beban/kecepatan/suhu) dan pencocokan material untuk mengendalikan kekerasan dalam kisaran optimal (biasanya HRC45-62), dan untuk mengoptimalkan kinerja "Kekerasan Luar dan Ketangguhan Dalam" melalui penguatan permukaan, demikian juga dengan maximisasi.

Hubungi kami
📞 Telepon:+86-8613116375959
📧 Surel:741097243@qq.com
🌐 Situs web resmi:https://www.automation-js.com/