CC BY
48
Переход на изготовление редукторных зубчатых колес, закаленных до высокой твердости, вместо улучшенных, уменьшает массу редуктора в 3 раза или многократно увеличивает долговечность зубчатых колес (рис. 2).
3000
_ 2500 сз 1=
ЕЕ
== 2000 о о
X
о 1500 ^
® 1000
ч ф
^ 500 0
30 60 90 120 150 180
Ударная вязкость KCU, Дж/см2
Рис. 1. Взаимосвязь ударной вязкости и предела прочности конструкционных сталей
50 "N. 40Х
35ХГСА 40ХГСН ЭВ2
50ХН2 МФА-Ш
600 900 1200 1500 1800
Предел прочности , МПа
Рис .2. Зависимость относительной массы передачи от предела прочности
Таким образом, использование современных сталей в высокопрочном состоянии дает возможность увеличить нагрузочную способность силовых деталей и долговечность технических устройств.
1 .2
1
О. 8
.6
О. 4
.2
0
О
300
2400
2700
УДК 621.762
П.П. Соловьев, А.Л. Суменков, А.И. Зимин
Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия
ВЛИЯНИЕ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА ЧАСТИЦ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ НА КОЭФФИЦИЕНТ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ
In this work the results of research of dependence of internal friction coefficient of super dispersed powders of aluminum oxide, titanium dioxide and silicium nitride on average size of corpuscles were presented. The objects are powders having spherical shape of corpuscles from 0,03 up to 1 micron which were produced by plasma-chemical method. Ultimate shearing resistance and internal friction coefficient were defined with apparatus of linear flat shearing according to well-known methodology.
В работе приведены результаты исследования зависимости коэффициента внутреннего трения ультрадисперсных порошков оксида алюминия, диоксида титана и нитрида кремния от среднего размера частиц. Объектом служили порошки, полученные плазмохимическим способом, имевшие сферическую форму частиц и средний размер от 0,03 до 1,0 мкм. Предельное сопротивление сдвигу и коэффициенты внутреннего трения определялись на приборах линейного плоскостного сдвига по известной методике.
Коэффициенты внутреннего и внешнего трения порошков относятся к важнейшим структурно-механическим характеристикам и существенно влияют на качество проведения многих процессов с участием порошков: дозирования, транспортировки, смешения, уплотнения, прессования, спекания и т.д. Это тем более актуально для нано-систем, или ультрадисперсных порошков (УДИ), т.е. порошков с размерами частиц менее 0,1 мкм. Такие порошки обладают рядом специфических особенностей: имеют более низкие температуры плавления и спекания, отличаются и другими свойствами от «обычных» порошков, что позволяет использовать УДИ в новых технологиях машиностроения, химической, строительной и многих других отраслей промышленности.
Величины коэффициентов трения порошков зависят как от условий окружающей среды (температуры, влажности, давления), так и от свойств частиц порошков (дисперсного и фазового состава, морфологических особенностей частиц).
Целью настоящей работы являлось исследование влияния среднего размера частиц УДИ на коэффициент внутреннего трения.
Объектами исследования являлись порошки оксида алюминия, диоксида титана и нитрида кремния, имевшие сферическую форму частиц и средний размер от 0,03 до 1,0 мкм. Порошки были получены плазмохимическим способом. Их дисперсный состав определяли по величине удельной поверхности (метод БЭТ) и на основе электронно-микроскопических исследований.
Иредельное сопротивление сдвигу и коэффициенты внутреннего трения определялись на приборах линейного плоскостного сдвига по известной методике, описанной, в частности, в работе [1]. Усилие фиксировалось чувствительным тензометрическим элементом (рис.1). Зависимость предельного сопротивления сдвигу т от нормального напряжения сжатия оп является важнейшей характеристикой порошков. Графически зависимость т=Г(оп) отражается линями предела текучести (линиями сдвига). Они являются прямыми для несвязных порошков и выпуклыми вверх кривыми - для порошков, обладающих аутогезией [2]. Тангенс угла наклона линии т=:Р(оп) к оси абсцисс является коэффициентом внутреннего трения { порошка.
к измерительному прибору
Рис. 1. Схема прибора линейного плоскостного сдвига: 1 - исследуемый порошок, 2 - чашка, 3 - кольцо, 4 - уплотняющий диск, 5 - тензометрическая рамка.
В работах [3,4] утверждается, что закон Кулона, то есть прямолинейная зависимость т=:Р(оп), выполняется для всех без исключения порошков, а кажущиеся нарушения этого закона объясняются несовершенством техники исследований. В настоящей работе исследовали статический угол трения, определяемый по начальному, всегда прямолинейному участку линий предела текучести.
Результаты проведенных экспериментов приведены на рис. 2. Полученные зависимости позволяют сделать вывод о том, что при уменьшении среднего размера частиц ультрадисперсных порошков коэффициент внутреннего трения возрастает, причем особенно существенное увеличение наблюдается при величине среднего диаметра частиц менее 0,1 мкм. Это, по-видимому, можно объяснить увеличением доли поверхностной энергии и числа нескомпенсированных связей на поверхности частиц.
Рис. 2. Зависимость коэффициента внутреннего трения от среднего размера частиц плазменных порошков А1203 - (1), ТЮ2 - (2), 813К4 - (3).
Следует также отметить, что на линиях предела текучести т=Г(оп) можно выделить две области: при нормальном напряжении оп до 6 кИа зависимость т=Г(оп) более крутая, а при оп выше 6 кПа - менее крутая.
Список литературы
1. Андрианов, Е.И. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов / Е.И. Андрианов. - М. : Химия, 1982. - 256 с.
2. Зимон, А.Д. Аутогезия сыпучих материалов / А.Д. Зимон, Е.И. Андрианов - М.: Металлургия, 1978. - 288 с.
3. Терасита, К. Определение коэффициента внутреннего трения и распределение нормальных напряжений в тонком порошке при испытании на срез по плоскости при действии постоянной нагрузки / К. Терасита // Фунтай когаку кайси. - 1980. - 17, №7. - С. 374-382.
4. Зимин, А.И. Структурно-механические свойства высокодисперсных порошков/ А.И. Зимин, Н.Ф. Лобанов, А.Л. Суменков, А.Л. Сурис // Высокотемпературные процессы и аппараты / Московский гос. ун-т инж. экологии. - М.: МГУИЭ, 2003.- С. 119-124.
