Детали трущихся сопряжений. Методы измерения износа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

ДЕТАЛИ ТРУЩИХСЯ СОПРЯЖЕНИЙ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА

ГОСТ 27860-88

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

ДЕТАЛИ ТРУЩИХСЯ СОПРЯЖЕНИЙ

Методы измерения износа
Rubbing mating machine parts. Methods of
measuring wear

ОКСТУ 0023

Срок действия с 01.01.90 до 01.01.93
Настоящий стандарт устанавливает комплекс методов непре­рывного или периодического измерения износа деталей трущихся сопряжений при лабораторных испытаниях или в процессе их экс­плуатации.
Предусматриваются методы измерения износа:
деталей из металлических конструкционных материалов на ос­нове железа, меди и их сплавов и композиций с относительным содержанием других элементов не более 20% по массе; по умень­шению интенсивности гамма-излучения предварительно активи­рованного в месте измерения износа поверхностного слоя (ме­тод поверхностной активации) или торцевых поверхностей, приле­гающих к поверхности износа (метод радиоактивных марок). Ме­тоды рекомендуются для контроля износа при переходных про­цессах типа приработки;
металлических и неметаллических деталей трущихся сопряже­ний активационным и спектральным анализом смазочного мате­риала, в котором остаются продукты изнашивания при смазыва­нии жидким или пластичным смазочным материалом, при наличии возможности отбора проб смазочного матерала;
металлических и неметаллических деталей или образцов фрик­ционных сопряжений по уменьшению в результате изнашивания длины, предварительно вырезанной на трущихся поверхностях лун­ки, не распространяющиеся на случаи, когда пластические дефор­мации на поверхности трения изменяют контур лунки и когда лун­ка может явиться эффективным концентратором напряжений (ме­тод вырезанных лунок);
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1989'
рабочих поверхностей трения деталей машин и образцов, раз­меры и форма которых допускают профилографирование, а меха­нические свойства обеспечивают отсутствие деформации под иг­лой профилографа (метод профилографирования) по разнице вы­сот профиля до и после изнашивания.

1. ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ

1.1. Для измерения износа методами поверхностной активации и радиоактивных марок используют приборы:
сцинтилляционный блок детектирования гамма-излучения (на­пример типа БДЭГ2—23 или БДЭГ-22);
высоковольтный стабилизированный блок питания сцинтилля­ционного детектора (например типа БНВ 2—95 или БВ-2, БНВ-16П, ВС-22);
многоканальный амплитудный анализатор с печатающим уст­ройством, имеющий возможность подключения к внешней ЭВМ для обработки информации, позволяющий изучать энергетический спектр гамма-излучения и измерять его интенсивность в заданном диапазоне энергии (например АМ-А-03Ф).
Примечание. Допускается вместо указанного набора приборов исполь­зовать спектрометры типов СЭГ-10—04, СЭГ-СЗ—01 в комплекте с цифропеча­тающим устройством типа УВЦ 2—95, а также применять набор функциональ­ных блоков, собранных по схеме, приведенной в приложении 1.
Для измерения износа методом активационного анализа сма­зочного материала используют:
многоканальный анализатор импульсов с полупроводниковым блоком детектирования для определения энергетического состава •спектра гамма-излучения и измерения его интенсивности в задан­ном диапазоне энергий (например типа АИ-4096);
три стандартных гамма-источника: Со60 с энергиями 1177,2 и 3332 кэВ и Cs137 с энергией 664,64 кэВ.
Для измерения износа методом спектрального анализа смазоч­ного материала используют приборы:
квантометр (например типа МФС-5 16-канальная фотоэлектри­ческая установка полихроматор с растровым конденсатором с электронно-регистрирующим устройством ЭРУ-16, с цифровым вольтметром Ш15-13, стабилизатором напряжения и генератором «Аркус»);
микроЭВМ;
программируемый калькулятор;

АЦПУ;

ультразвуковой диспергатор;
набор эталонов с различными концентрациями элементов-инди­каторов износа для построения градуировочного графика.
Для измерения износа методом вырезанных лунок используют' прибор по ГОСТ 23.301.
Для измерения износа методом профилографирования исполь­зуют профилограф-профилометр (например типа 1 по ГОСТ 19300);
прибор для измерения твердости по ГОСТ 2999, соответствую­щий требованиям ГОСТ 13408.

2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ

2.1. При измерении износа методом поверхностной активации выбирают место и размеры активируемого участка для облучения его прямолинейным пучком протонов с энергией (11,4±0,2) МэВ. Угол падения пучка между нормалью к участку и направлением пучка не более 75°. Режим активации должен обеспечивать полу­чение радионуклида Со56 для сплавов и композиций на основе железа и радионуклида Zn65 — для сплавов на основе меди. На­чальная интенсивность излучения активированного участка от изотопа-индикатора должна превышать уровень естественного фо­на в месте проведения измерений не менее чем в два раза. Допус­кается применять вставки-свидетели, которые устанавливают в деталь заподлицо с контролируемой поверхностью, что обеспечи­вается совместной окончательной обработкой, в процессе которой допускается снять не более 20% толщины активированного слоя. Уменьшение активности вставки при обработке должно учи­тываться как износ, предшествующий началу испытаний. Чувстви­тельность метода увеличивается с уменьшением толщины активи­рованного слоя и зависит от нелинейности тарировочной функции (приложение 2). В общем виде чувствительность S можно пред­ставить как первую производную от тарировочной функции по зна­чению линейного износа
о Wqth / J \
~ Д/1 ’ v ’
При заданных выше параметрах облучения толщина активного слоя уменьшается с увеличением угла наклона пучка частиц к по­верхности детали. Угол наклона а определяется по приложению 2.
При активации необходимо исключить нагрев детали, вызыва­ющий необратимые явления в поверхностном слое.
Суммарная активность детали не должна превышать уровня активности, допускаемого при работе без специальных мер защи­ты в соответствии с нормами радиационной безопасности и дейст­вующими санитарными правилами.
Метод поверхностной активации рекомендуется для измерения значений износа в диапазоне от 0 до 150 мкм.
2.2. При измерении износа методом радиоактивных марок вы­бирают место, размеры и форму активируемого участка (марки) на торцевой поверхности, прилегающей к поверхности, подвержен­ной износу. Размер активируемой площадки, перпендикулярной к изнашивающейся поверхности, должен быть на 20—25% больше ■ожидаемого значения износа. Форма марки определяет вид тари- ровочной функции. Чувствительность метода увеличивается с уменьшением размеров марки, перпендикулярной к изнашиваю­щейся поверхности, и зависит согласно п. 2.1 от линейности тари- ровочной функции. Форме марки в виде прямоугольника полосы соответствует линейная тарировочная функция. Примеры профи­лирования марок и тарировочных функций приведены в приложе­нии 3.
Активация деталей осуществляется аналогично п. 2.1 через кол­лиматор, обеспечивающий необходимую форму смазки. Угол a выбирают постоянным и близким к нулю.
Примечание. Для исследования интенсивных процессов изнашивания деталей и элементов конструкций из неметаллических материалов допускается применение активированных вставок, изготовленных из фильтровальной бума­ги, пропитанной щавелевокислым ниобием 95, £р = 0,768 МэВ, которые наклеи­вают на торцевые поверхности изнашиваемых деталей.
Метод радиоактивных марок рекомендуется для измерения значений износа более 150 мкм.
2.3. При измерении износа методом активационного анализа смазочного материала для облучения тепловыми нейтронами го­товят методом озоления по ГОСТ 1461 не менее трех многоэле­ментных эталонных проб, содержащих необходимые элементы, по объему и плотности равных исследуемым. Концентрация элемен­тов в эталонах должна постепенно возрастать в предполагаемом диапазоне изменений концентраций элементов в пробах, исследуе­мых при измерении износа. Равные плотности достигаются добав­лением в определенный объем пробы нейтрального наполнителя: сахара, карбоксиметилцеллюлозы и др.
2.4. При измерении износа методом спектрального анализа смазочного материала готовят набор эталонных проб с различны­ми концентрациями, диапазон изменения которых перекрывает диапазон предполагаемых концентраций в пробе при измерении износа, отвечающих следующим требованиям:
надежно установленный химический состав;
максимальное соответствие по химическому составу и физиче­ским свойствам проб, анализируемым при измерении износа;
стабильность состава во времени на весь период измерений.
Для приготовления эталонных проб служит головной эталон, получаемый путем диспергирования тонкого порошка солей или окислов металлов, или металлоорганических соединений в чистом базовом масле при помощи ультразвукового диспергатора. Раз­бавлением головного эталона чистым базовым маслом получают серию эталонных проб с концентрацией каждого элемента — инди­катора износа, пропорциональной ряду 1 : 4 : 10 : 20 : 40 : 100. За­тем эталонные пробы и пробы отработанного смазочного материа­ла неизвестного состава объемом 1 см3 переносят с помощью пи­петки в углубления на рабочих торцах угольных или графитовых электродов с последующим осушением с помощью инфракрасного излучения при включенной вытяжной вентиляции.
2.5. При измерении износа методами вырезанных лунок и про- филографирования поверхности трения в местах измерения перед вырезанием лунок или нанесением отпечатков, а также перед каждым измерением промывают, обезжиривают и просушивают. Выбор мест измерений, размеров измеряемых участков, размеров отпечатков и лунок производят, исходя из предполагаемого рас­пределения износа по поверхности, а также поставленной задачи. Для построения эпюры износа вдоль какого-либо направления подготавливают измерения не менее чем в трех сечениях по этому направлению. Для облегчения нахождения мест измерений состав­ляют схему их расположения, производя ее привязку к поверхнос­ти трения при помощи дополнительных меток (кернов, штрихов). В протокол измерения вносят: наименование детали (образца), наименование материала поверхности трения, его твердость, наи­менование и заводской номер измерительно