Jednou ze základních zkušebních metod je opotřebení vzorků vázanými abrazivními částicemi. Vázané abrazivní částice mohou být ve formě brusného plátna nebo brusného kotouče. Přístroje s brusným plátnem se používají ke zkouškám kovových materiálů nejčastěji. Jejich předností je jednoduchost a spolehlivost. Rozptyl výsledků je relativně malý (?10 %). Nevýhodou je proměnná kvalita brusného plátna, která se musí průběžně kompenzovat etalony. Metodika zkoušek na přístroji je popsána v normě ČSN 01 5084 Stanovení odolnosti kovových materiálů proti abrazivnímu opotřebení na brusném plátně. Nejčastěji se používají přístroje s brusnými plátny ve tvaru kotoučů upevněných na rotující desce, nebo přístroje s plátnem navinutým na válci nebo ve tvaru nekonečného pásu.
Nevýhodou všech přístrojů s vázanými částicemi je klesající abrazivita brusného plátna i kotouče v průběhu zkoušek. Abrazivní částice se postupně opakovanými interakcemi s povrchy zkoušených vzorků otupují a vylamují, kromě toho se jejich povrch znečišťuje částicemi otěru. Tento nedostatek se odstraňuje částečně tím, že se vzorek posunuje a přichází postupně do kontaktu s novým neopotřebovaným abrazivem.
Pro porovnání odolnosti proti opotřebení byl zkoušen návarový materiál Ledurit 65 ve více vrstvách. Návarový materiál je výrobcem doporučen pro tvrzení materiálu podléhajícího extrémnímu minerálnímu hladkému otěru. Velmi vysoké odolnosti proti otěru je dosaženo díky karbidům Mo, V, W, Nb.
Návarový materiál byl navařen dle podmínek stanovených výrobcem. Pro zkoušky byly navařeny vzorky s jednou, dvěma a třemi vrstvami návaru. Typické chemické složení svarového kovu dle katalogu výrobce je uvedeno v tabulce.
Opotřebení bylo stanoveno na přístroji s brusným plátnem podle ČSN 01 5084. Zkušební přístroj s brusným plátnem je složen z rovnoměrně se otáčející vodorovné desky, na kterou se upevňuje brusné plátno. Zkušební těleso je drženo upínací hlavicí a je přitlačováno k brusnému plátnu silou vyvozenou závažím o hmotnosti 2,35 kg. Hlavní pohyb koná příchytná deska s brusným plátnem, vedlejší pohyb vyvozuje šroub, který pohybuje upínací hlavicí s uchyceným vzorkem. Zkušební vzorek je během zkoušky posunován od středu ke kraji brusného plátna (nebo i v opačném směru) a částí svého povrchu přichází neustále do styku s nepoužitým brusným plátnem.
Porovnávací zkušební tělesa byla vyrobena z oceli dle ČSN 41 2014 s tvrdostí 101 HV. Z výsledků zkoušek je zřejmé, že s rostoucím počtem vrstev se současně zvyšuje tvrdost i odolnost proti opotřebení. Mikrostruktura návaru je tvořena jemným martenzitem + austenitem s karbidy Cr, Nb, V a W.
Naměřené výsledky ukazují, že velikost opotřebení závisí na více faktorech. Jednovrstvý návar měl 6% opotřebení, třívrstvý měl poměrnou odolnost vůči etalonu 4 %. V praxi bude nutné zohlednit i ekonomickou stránku problému - cenu návarových materiálů, ta se pohybuje v řádech tisíci korun za 1 kg návarového materiálu. Vyhodnocení ekonomických ukazatelů nebylo předmětem uvedeného příspěvku. Při praktické aplikaci návarových materiálů je nezbytné vzít do úvahy další nákladové položky.
Tento příspěvek vznikl v rámci řešení grantu TF ČZU 31140/1312/313128 - Technicko-ekonomické studium vlivu faktorů ovlivňujících intenzitu opotřebení funkčních povrchů.
Ing. Petr Hrabě
Ing. Rostislav Chotěborský, Ph.D.
Všechny obrázky a tabulky naleznete v tištěné podobě časopisu.