Стандартный метод испытаний ASTM G133 для определения износа при линейном скольжении шарика по плоской поверхности

Стандарт «ASTM G133 Стандартный метод испытаний на износ при скольжении линейной возвратно-поступательной поверхности шарик-плоская поверхность», разработанный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает метод испытаний для определения износа при скольжении керамики, металлов и других потенциальных износостойких материалов с использованием геометрии линейной возвратно-поступательной поверхности шарик-плоская поверхность.

Направление относительного движения скользящих поверхностей периодически меняется на противоположное, так что скольжение происходит вперёд и назад по прямой линии. Ключевыми величинами, представляющими интерес, являются объёмы износа контактирующих материалов шарика и плоского образца. Однако коэффициент трения трения также может быть измерен описанным методом. Данный метод испытаний применим как для испытаний без смазки, так и для испытаний со смазкой. Однако он не применим к испытаниям, проводимым в коррозионных или химически агрессивных средах.

Данный метод испытаний разработан для моделирования геометрии и движений, возникающих во многих фрикционных компонентах, нормальная работа которых приводит к периодическому изменению направления относительного скольжения. Износ, возникающий в результате такого характера движения, может отличаться от износа, наблюдаемого при непрерывном скольжении тех же материалов только в одном направлении (однонаправленное скольжение), даже при сопоставимом времени контакта. Испытательные нагрузки и скорости должны определяться сложностью предполагаемого применения или целью испытания. В этих испытаниях может использоваться один из двух наборов условий испытаний (процедуры A и B).

Этот метод испытаний имитирует износ компонентов, подверженных периодическим реверсивным скользящим движениям, которые часто встречаются в реальных трибологических системах, таких как компоненты двигателей, тормоза и сцепления. Стандарт ASTM G133 широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и обрабатывающая промышленность, для оценки долговечности материалов в определённых условиях износа.

ASTM G133 описывает контролируемый метод измерения износа скольжения при линейном возвратно-поступательном движении. Испытание включает в себя трение верхнего шарообразного образца о плоский нижний образец с периодической сменой направления движения. Основными показателями, представляющими интерес, являются объёмы износа шарообразных и плоских образцов, но также может быть измерен коэффициент трения трения. Этот стандарт допускает испытания как со смазкой, так и без неё, что делает его универсальным для самых разных применений.

Данный метод испытаний разработан для имитации геометрии и движения компонентов, испытывающих возвратно-поступательное скольжение. Это отличает его от испытаний на однонаправленное скольжение, таких как стандарт ASTM G99. Это различие имеет решающее значение, поскольку характер износа может значительно отличаться из-за знаков знака напряжения и переходов к скорости с нулевым дрейфом при испытаниях со смазкой. Этот стандарт особенно ценен для оценки износа в системах с частыми знаками знака движения, таких как подшипники, уплотнения или поршневые кольца. Условия испытаний, такие как нагрузка и скорость, подбираются в соответствии с требованиями предполагаемого применения.

Метод испытания ASTM G133 включает следующие основные этапы:

• Подготовка образца: подготавливается образец с плоским дном и образец со сферической верхней частью (шар). Плоский образец должен иметь достаточную площадь поверхности для компенсации возвратно-поступательных движений.
• Испытательная установка: образцы устанавливаются на линейном возвратно-поступательном трибометре. Эта установка позволяет точно контролировать нагрузку, скорость и условия окружающей среды (например, температуру, влажность или смазку).
• Условия испытаний: Настоящий стандарт включает две процедуры (A и B) с различными настройками нагрузки и скорости для различных условий применения. Испытания могут проводиться как со смазкой, так и без неё.
• Измерение: Объём износа обычно рассчитывается путём измерения пятна износа на шаровых и плоских образцах с использованием таких методов, как оптическая профилометрия или трёхмерная топография. Коэффициент трения также может быть измерен с помощью соответствующих датчиков.
• Представление данных: результаты включают объёмы износа, коэффициенты трения и условия испытаний. Этот стандарт делает акцент на чёткой отчётности для обеспечения повторяемости.

Стандарт ASTM G133 используется в промышленности для:

• Для оценки износостойкости таких материалов, как керамика, металлы и покрытия.
• Сравнить эффективность смазочных материалов в противоположных точках скользящего контакта.
• Моделирование реальных условий в таких компонентах, как детали двигателей, подшипники и биомедицинские имплантаты.
• Поддержка исследований и разработок новых износостойких материалов или методов обработки поверхностей.

Однако этот стандарт имеет некоторые ограничения:

• Точность измерения износа: В настоящем стандарте отмечается, что расчёт объёма износа может быть подвержен ошибкам, особенно при наличии неравномерных следов износа. Для повышения точности рекомендуется усовершенствовать методы измерения, такие как трёхмерная профилометрия.
• Специфичность: Испытание специфично для линейного возвратно-поступательного движения и не может в полной мере отражать другие механизмы износа (например, абразивный или эрозионный износ).
• Контроль окружающей среды: Изменения влажности или температуры могут повлиять на результаты и требуют тщательного контроля во время тестирования.

Исследования выявили сложности расчета объема износа по методу испытания ASTM G133, особенно при неравномерной форме следов износа. В одном из исследований предложены способы снижения ошибок определения объема износа со 106% до 17% за счет совершенствования методов измерения, таких как использование трехмерной топографии вместо традиционной профилометрии.

В результате стандарт ASTM G133 обеспечивает надежную основу для оценки износа скольжения в возвратно-поступательных системах, предоставляя ценную информацию о характеристиках материалов в реальных условиях. Универсальность стандарта, позволяющая проводить испытания как со смазкой, так и без нее, делает его важнейшим инструментом для материаловедов и инженеров. Однако для максимальной точности пользователям необходимо обеспечить точность методов измерений и контроль условий окружающей среды.

Наша организация, работающая на протяжении многих лет и внимательно следящая за мировыми достижениями в области науки и технологий, проводит испытания, измерения и анализ в широком спектре областей для предприятий всех секторов, обладая квалифицированной командой и обширной инфраструктурой. В этой связи мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со «Стандартным методом испытаний ASTM G133 для линейного возвратно-поступательного износа при скольжении шариков по плоским поверхностям».