ГОСТ 30480-97

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ
ИЗДЕЛИЙ

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Минск

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Российской Федерацией

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 11-97 от 25 апреля 1997 г.)

За принятие проголосовали:

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 25 декабря 1997 г. № 428 межгосударственный стандарт ГОСТ 30480-97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1998 г.

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИЗДЕЛИЙ

Методы испытаний на износостойкость.
Общие требования

Дата введения 1998-07-01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на изделия, их составные части, рассматриваемые как системы контактного взаимодействия (далее - изделия), работающие в различных условиях внешних воздействий и окружающей среды.

Стандарт устанавливает общие требования к методам испытаний на износостойкость на различных стадиях жизненного цикла изделий.

Требования данного стандарта должны учитываться при разработке методик и программ испытаний конкретных видов изделий.

Установленные настоящим стандартом требования обязательны для изделий, безопасность которых зависит от их износостойкости.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 23.201-78 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытаний материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорителя.

ГОСТ 23.207-79 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытаний машиностроительных материалов на ударно-абразивное изнашивание.

ГОСТ 23.208-79 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытаний материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы.

ГОСТ 23.211-80 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытаний материалов на изнашивание при фретинге и фретинг-коррозии.

ГОСТ 23.219-84 Обеспечение износостойкости изделий. Метод испытаний материалов на износостойкость материалов и деталей при гидроэрозионном изнашивании дисперсными частицами.

ГОСТ 23.301-78 Обеспечение износостойкости изделий. Приборы для измерения износа методом вырезанных лунок. Технические требования.

ГОСТ 27640-88 Материалы конструкционные и смазочные. Методы экспериментальной оценки коэффициента трения.

ГОСТ 27674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения.

ГОСТ 27860-88 Детали трущихся сопряжений. Методы измерения износа.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

3.1 В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 совместимость материалов: Пригодность материалов для работы в условиях взаимного контакта без задиров и схватывания.

3.1.2 рациональный цикл испытаний: Комплексное использование модельных и/или натурных испытаний, объединенных в единую иерархическую структуру, направленных на подбор пар трения и установление их свойств применительно к реальным условиям эксплуатации.

3.1.3 триботехнические испытания - Испытания систем контактного взаимодействия с целью оценки их триботехнических характеристик в различных условиях внешних воздействий и окружающей среды.

3.1.4 ускоренные испытания на износостойкость: Испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимой информации об износостойкости элементов изделия в более короткие сроки, чем в предусмотренных условиях и режимах эксплуатации.

3.1.5 Остальные термины - по ГОСТ 27674.

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Испытания на износостойкость допускается проводить:

- путем организации и проведения специальных триботехнических испытаний;

- в рамках планируемых и проводимых испытаний по отработке изделий по показателям качества, в том числе надежности и безопасности, и подтверждению этих показателей.

4.2 Специальные триботехнические испытания следует проводить, когда:

- от износостойкости отдельных элементов изделия зависит безопасность его эксплуатации;

- изнашивание является основным видом разрушения изделия;

- от показателей износостойкости зависят технико-экономические характеристики изделия.

4.3 Испытания на износостойкость опытных образцов изделий проводят в составе предварительных и (или) приемочных испытаний.

4.4 На этапе постановки изделий на производство проводят контрольные испытания на износостойкость установочной серии изделий или первой промышленной партии.

4.5 Испытания на износостойкость серийных изделий проводят в составе периодических, типовых испытаний и сертификационных испытаний. Испытания проводят по методам, содержащимся в стандартах, технических условиях или по отдельным методикам, утвержденным в установленном порядке.

4.6 Испытания на износостойкость следует проводить с целью решения одной или нескольких следующих задач:

- получения триботехнических характеристик конструкционных и смазочных материалов, необходимых для обоснованного выбора материалов и смазок при проектировании узлов трения;

- оперативного оценивания эффективности мероприятий по совершенствованию свойств материалов и конструкций трущихся сопряжений;

- исследования закономерностей трения и изнашивания, к которым относится комплекс работ по определению влияния различных факторов на скорость изнашивания и абсолютную величину износа;

- изыскания новых материалов и исследования их износостойкости;

- получения исходных данных для расчетов элементов машин на трение и износостойкость;

- определения характеристик процесса изнашивания и соответствующей им степени потери работоспособности;

- определения изменения выходных параметров изделия и, в первую очередь, параметров безопасности в зависимости от износа отдельных элементов;

- выбора наилучших конструктивно-технологических решений;

- выбора оптимальных условий эксплуатации и режимов работы машин и приборов;

- контроля износостойкости материалов, пар трения и изделий;

- осуществления контроля технологической стабильности производства триботехнических материалов и готовой продукции по критериям трения и изнашивания;

- оценки надежности и безопасности узлов трения и их отдельных элементов (в том числе при сертификации) по параметрам износостойкости.

4.7 Для достижения каждой из целей испытаний на износостойкость, указанных в 4.6, следует устанавливать рациональный цикл испытаний (РЦИ), при котором иерархически построенные этапы испытаний предусматривают использование результатов испытаний на предыдущем этапе при проведении испытаний на последующих этапах.

4.8 За этап испытаний в РЦИ следует принимать один из видов испытаний, указанных в таблице 1:

Таблица 1 - Виды (этапы) испытаний на износостойкость и их характеристика

4.9 В РЦИ в качестве этапов следует включать такие виды испытаний, которые не позволяют порознь получать полную информацию о работоспособности пар трения.

4.10 При разработке новых изделий РЦИ должен включать испытания на образцах и натурные испытания. Обязательным этапом рационального цикла испытаний является выявление в лабораторных условиях границ совместимости пары трения, оценка ее фрикционно-износных характеристик применительно к режимам эксплуатации исследуемого узла трения и определение на основе этих испытаний критических точек.

Полученные при испытаниях на начальных этапах РЦИ результаты сопоставляют с требованиями к паре трения по предельным и тепловым нагрузкам, износостойкости и стойкости. Выявленные экспериментально критические точки, после которых наблюдается или заметное изменение силы трения, или заметное уменьшение износостойкости, являются естественной границей применения пары трения.

4.11 При модернизации изделий РЦИ может включать только стендовые испытания узла трения и (или) эксплуатационные.

4.12 Метод испытаний на износостойкость следует выбирать с учетом:

- стадии жизненного цикла изделия;

- тяжести последствий из-за отказов изделия по параметрам износостойкости;

- заданных в технической документации триботехнических характеристик;

- требований к достоверности результатов подтверждения износостойкости;

- особенностей конструкции изделия;

- целевого назначения изделия и условий его применения;

- условий и режимов эксплуатации;

- предполагаемых видов изнашивания;

- требований к достоверности подтверждения износостойкости;

- ограничений на продолжительность и стоимость работ по подтверждению износостойкости;

- технических возможностей оснащенности экспериментальной базы.

4.13 Методы измерения износа при испытаниях - в соответствии с приложением А, ГОСТ 23.301, ГОСТ 27640, ГОСТ 27860.

5 УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ИСПЫТАНИЙ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ И ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДАМ ИХ ПРОВЕДЕНИЯ

5.1 Виды испытаний, условия испытаний, характеристика полученных данных и область применения - в соответствии с таблицей 1.

5.2 Испытания образцов материалов должны отвечать следующим требованиям:

- испытания проводят в условиях, возможно ближе моделирующих условия эксплуатации материалов в конструкциях или машинах, виды нагружения, действующие нагрузки, скорости, температуры, условия смазки, абразивную среду;

- методы испытаний образцов и испытательные машины должны быть стандартными и должны обеспечивать сопоставимость результатов, проведенных различными исследователями;

- условия и метод испытаний должны обеспечивать получение характеристик износостойкости в данных условиях с наименьшим влиянием конструктивных особенностей образцов.

5.3 В зависимости от вида изнашивания и вида внешних воздействующих факторов испытания образцов материалов следует проводить в соответствии с действующими стандартами:

- на газоабразивное изнашивание - по ГОСТ 23.201;

- на ударно-абразивное изнашивание - по ГОСТ 23.207;

- на изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии - по ГОСТ 23.211;

- на гидроэрозионное изнашивание - по ГОСТ 23.219;

- при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы - по ГОСТ 23.208.

5.4 Испытания вида 1 следует проводить при сравнительной оценке новых материалов, контроле стабильности триботехнических свойств материалов при производстве, получении исходных данных, для расчета износостойкости, разработке рекомендаций по допустимым режимам нагружения в эксплуатации и других целей.

5.5 Испытания вида 2 следует проводить на стадии отработки конструкции для анализа износостойкости материалов в заданных режимах трения и смазки, для получения исходных данных при применении расчетно-экспериментальных методов оценки износостойкости.

5.6 Модельным испытаниям на малогабаритных образцах должно предшествовать определение масштабного фактора или расчет масштабных коэффициентов перехода (МКП) от модели к натуре для каждого параметра триботехнической системы.

После расчета МКП обязательно следует проводить анализ возможности их реализации при испытаниях на лабораторных установках по параметрам режима испытаний: скорости, нагрузке, моменту инерции маховых масс (для задач нестационарного трения), температуре.

5.7 Группы параметров, значения которых необходимо контролировать при моделировании на малогабаритных образцах и натурном моделировании, приведены в приложении Б.

5.8 Требования к форме и размерам образцов для моделирования триботехнических испытаний приведены в приложении В.

5.9 Испытания 3-го, 4-го и 5-го видов, предусматривающие натурные испытания параметра трибосопряжений, подлежащие измерениям при натурных испытаниях, приведены в приложении Г.

5.10 Натурные испытания следует проводить с целью определения влияния конструктивного оформления пары трения на его работоспособность в заданном диапазоне режимов силового, теплового и скоростного нагружения.

Натурные испытания с использованием машины с установленным в ней узлом трения следует проводить для получения информации об износе элементов пары трения или наработке узла трения на отказ.

5.11 Натурное моделирование, выполняемое на специальных стендах, должно воспроизводить и регистрировать режимы нагружения при большой вариации значений контрольных параметров и должно проводиться с целью непрерывного измерения и регистрации момента сил трения, коэффициента трения, температуры, расхода смазочного материала и периодического измерения размеров контролируемых поверхностей и износа.

При стендовых испытаниях должно быть установлено наилучшее конструктивное оформление узла трения.

5.12 Конструктивные параметры, влияющие на фрикционно-износные характеристики пары трения и выявляемые при натурных испытаниях, приведены в приложении Д.

5.13 Рациональный цикл натурных испытаний должен сочетать стендовые, полигонные и эксплуатационные испытания изделий в целом (полнокомплектные испытания) и их составных частей (автономные испытания).

5.14 При планировании рационального цикла натурных испытаний должны быть предусмотрены следующие виды работ:

- подбор и изучение изделий-аналогов, анализ причин их отказов и преждевременного износа основных узлов;

- анализ нагруженности изделий-аналогов;

- установление видов изнашивания и физико-химических процессов разрушения с использованием результатов лабораторных испытаний пар трения и данных об изделиях-аналогах;

- анализ функционального назначения изделия и установление внешних воздействующих факторов (ВВФ), влияющих на износостойкость изделия и его составных частей;

- анализ условий эксплуатации и оценка нагруженности составных частей;

- установление номенклатуры составных частей, подлежащих поэлементным испытаниям на износостойкость;

- установление объектов стендовых, полигонных и эксплуатационных испытаний;

- выбор форсируемых ВВФ (при ускоренных испытаниях);

- выбор и (или) изготовление испытательного оборудования и средств измерений;

- назначение режимов испытаний и выбор методов моделирования условий эксплуатации и нагруженности элементов изделий;

- проведение поэлементных и полнокомплектных испытаний с комплексным воспроизведением эксплуатационных режимов;

- статистическая обработка результатов испытаний;

- оценка показателей износостойкости с учетом результатов полнокомплектных испытаний и испытаний составных частей.

5.15 Режимы испытаний 3-го и 4-го вида допускается форсировать путем ужесточения внешнего воздействия.

5.16 Стендовые и полигонные испытания на износостойкость проводят по ускоренным методам, если определены:

- принцип и методы ускорения испытаний;

- режимы ускоренных испытаний;

- расчетные формулы и (или) коэффициенты, позволяющие привести данные о результатах ускоренных испытаний к нормальным условиям испытаний.

5.17 При планировании и проведении ускоренных натурных испытаний следует учитывать следующие ситуации:

- объектом испытаний является изделие, характеризуемое одним видом эксплуатационного нагружения и одним видом разрушения - изнашиванием. Для таких изделий допустимо планировать испытания только на данный вид изнашивания;

- объектом испытаний является изделие со слабыми связями между элементами. В этом случае допустимо планировать и проводить ускоренные испытания по каждому элементу, рассматривая их как самостоятельные объекты испытаний, или оценивать износостойкость изделия по наиболее слабому элементу;

- объектом испытаний является изделие со значительной зависимостью между элементами и различными видами воздействующих факторов. В этом случае форсирование испытаний может быть обеспечено одновременным ужесточением нескольких разрушающих факторов (например, увеличением абразивности и частоты нагружения). В этом случае коэффициенты ускорения по каждому виду разрушающих факторов будут различны.

5.18 Метод форсированных испытаний на износостойкость следует считать заданным, если указаны:

- форсированные режимы;

- порядок проведения испытаний и наблюдаемые параметры;

- способ расчета оцениваемых характеристик износостойкости продукции по результатам форсированных испытаний для всех партий изделий, которые будут выпущены в процессе производства.

5.19 Прямыми и косвенными критериями определения допустимого верхнего предела форсирования внешнего воздействующего фактора являются:

- сохранение вида контакта (упругий, упругопластический, пластический);

- резкое повышение температуры в зоне трения;

- сохранение вида изнашивания;

- увеличение момента трения;

- возникновение заеданий;

- изменение места разрушения и его характера;

- потеря устойчивости конструкции;

- нарушение пропорциональности в распределении механических напряжений и нагрузок;

- нарушение режимов смазки.

Эталоном для сравнения указанных критериев должны служить их значения для нормальных условий и режимов эксплуатации.

5.20 Условием достоверности выбранного режима ускорения является идентичность видов трения и износа при нормальном и форсированном режимах температурных полей, полей напряжений и деформаций, структуры и микротвердости материалов по глубине контактирующих тел, а также шероховатости поверхностей.

5.21 В зависимости от вида изделий, условий их использования и внешних воздействующих факторов стендовые испытания на износостойкость могут проводиться путем:

- воспроизведения одного вида разрушающих воздействий (например, абразива);

- последовательного приложения к объекту нескольких видов разрушающих воздействий, приводящих к различным видам разрушения или изнашивания (например, абразивное, эрозионное, усталостное и т.п.). Такие испытания следует проводить, как правило, на различных стендах, и они допустимы только при условии независимости таких воздействий;

- комплексного воспроизведения нескольких разрушающих воздействий, имитирующих реальные условия эксплуатации, в т.ч. и различные виды изнашивания. При таких видах испытаний показатели износостойкости определяют с учетом влияния на износ всего комплекса разрушающих воздействий.

5.22 К испытаниям 4-го вида следует относить полигонные испытания, используемые при необходимости:

- сокращения трудоемкости испытаний за счет приближения полигонов к основной производственной базе;

- сокращения продолжительности испытаний за счет форсирования нагрузок;

- повышения точности и сопоставимости результатов испытаний за счет стабильности условий их проведения.

5.23 Полигонные испытания на износостойкость следует проводить на сооружениях полигона, моделирующих отдельные виды износных разрушений или весь комплекс разрушающих воздействий.

5.24 Эксплуатационные испытания могут включать опытную и подконтрольную эксплуатации. Опытную эксплуатацию можно проводить только с целью оценки износостойкости основных элементов машин. Подконтрольная эксплуатация должна воспроизводить реальные условия эксплуатации, характерные для изделия данного класса. При этом должно обеспечиваться чередование условий и режимов предполагаемого использования.

Параметры трибосопряжений, подлежащие контролю при эксплуатационных испытаниях, - в соответствии с приложением Е.

5.25 В тех случаях, когда реализацию сложных натурных экспериментов невозможно провести, должны быть использованы методы математического моделирования. Математическое моделирование применяют, когда известно достаточно достоверное математическое описание моделируемого процесса.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Физические основы методов исследования материалов поверхностей трения

Таблица А.1

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

ГРУППЫ ПАРАМЕТРОВ, ЗНАЧЕНИЯ КОТОРЫХ НЕОБХОДИМО КОНТРОЛИРОВАТЬ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ НА МАЛОГАБАРИТНЫХ ОБРАЗЦАХ И НАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ

Таблица Б.1

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(рекомендуемое)

ТРЕБОВАНИЯ К ФОРМЕ И РАЗМЕРАМ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ МОДЕЛЬНЫХ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Таблица В.1

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(рекомендуемое)

ПАРАМЕТРЫ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ, ПОДЛЕЖАЩИЕ ИЗМЕРЕНИЯМ ПРИ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЯХ

Таблица Г.1

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(справочное)

ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ НА ФРИКЦИОННО-ИЗНОСНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРЫ ТРЕНИЯ, КОТОРЫЕ ВЫЯВЛЯЮТСЯ ПРИ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЯХ

Таблица Д.1

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(справочное)

ПАРАМЕТРЫ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ, ПОДЛЕЖАЩИЕ КОНТРОЛЮ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЯХ

Таблица Е.1