ГОСТ 11012-2017: абразивный износ пластмасс

Показатель истирания по ГОСТ 11012 описывает, сколько материала снимает свежая шлифовальная шкурка с образца за один метр пути. Он годится для сравнения марок между собой и для входного контроля партии.

Редакция 2017 года заменила стандарт 1969 года

ГОСТ 11012-2017 «Пластмассы. Метод испытания на абразивный износ» введён с 1 июля 2018 года взамен ГОСТ 11012-69 и по карточке стандарта действует. Он устанавливает один метод: истирание шлифовальной шкуркой без смазки. Ячеистые пластмассы, плёнки и покрытия тоньше 3 мм стандарт не охватывает.

Сущность метода в одной фразе стандарта: определяют уменьшение объёма образца в результате истирания. Масса тоже измеряется, но результат пересчитывают через плотность, иначе лёгкий полиэтилен и тяжёлый наполненный полиамид нельзя было бы сравнивать.

Машина трёт образец о шкурку по винтовой линии

Цилиндр диаметром 150–170 мм обтянут шкуркой по ГОСТ 344 и вращается со скоростью 40 ± 1 об/мин. Образец закреплён в патроне на поворотном рычаге, салазки смещают его вдоль цилиндра на 10 ± 1 мм за оборот, допускается 4,2 ± 0,4 мм. Каждый оборот образец идёт по свежему участку шкурки, поэтому шкурка не забивается продуктами износа и не тупеет за время испытания.

Нагрузку от 9,81 до 49,05 Н создают сменными грузами на патроне. Длина цилиндра должна давать путь по винтовой линии не меньше 15 м. Стык шкурки шириной не больше 2 мм, её крепят тремя полосками двусторонней ленты шириной около 50 мм или зажимной планкой. Приложение А рекомендует модифицированную машину «Шоппер» для резины, в которой подачу суппорта меняют с 4 на 10 мм за оборот, или машины МПИ-1 и МПИ-2 с цилиндром 160 мм и рабочей длиной 460 мм.

Образец: призма или цилиндр 10 мм высотой 10–20 мм

Стандарт допускает три формы: квадратную призму со стороной 10,0 ± 0,4 мм, цилиндр диаметром 10,0 ± 0,4 мм и составной образец тех же размеров, где слой пластмассы не тоньше 3 мм закреплён на твёрдом основании. Высота 10–20 мм. На истираемой поверхности не должно быть раковин, пор, сколов и вздутий. От одной партии берут не меньше трёх образцов.

Составной образец полезен, когда пластмасса работает слоем: футеровка лотка, облицовка ножа, наплавленный слой на ролике. Слой приклеивают или крепят механически, но так, чтобы клей и крепёж не попали в зону истирания. Для литых и точёных деталей проще вырезать призму из той же заготовки, что пойдёт в работу.

Пример давления на образец: при нагрузке 19,62 Н на призму 10 × 10 мм приходится 0,196 МПа, на цилиндр диаметром 10 мм площадью 78,5 мм² около 0,25 МПа. Это порядок давления лёгкого скребка на ленту, а не нагруженной втулки, и протокол стоит читать с этой поправкой.

Притирка, взвешивание и истирание идут в одном порядке

Испытание состоит из четырёх шагов: плотность образца по взвешиванию и обмеру, притирка к шкурке и взвешивание, истирание на заданном пути, взвешивание после истирания. Образец выпускают из патрона на 3,0 ± 0,5 мм. Притирку ведут при той же нагрузке 19,62 Н, пока следы износа не покроют всю рабочую грань; для неё можно взять уже использованный участок шкурки.

После притирки образец очищают волосяной щёткой, а «бахрому» из продуктов износа по краям срезают. Взвешивают с точностью до 0,001 г, вместе со съёмным держателем, если он применяется. Затем истирают по свежей шкурке при нагрузке 19,62 Н на пути, кратном целому числу оборотов и не меньше 10 м, и снова чистят и взвешивают.

Потеря массы образца при испытании по ГОСТ 11012-2017 должна укладываться в окно от 0,01 до 0,20 г. Если материал слишком стойкий и теряет меньше 0,01 г, увеличивают путь или нагрузку в пределах 9,81–49,05 Н, если это предусмотрено документом на материал. Для слоистых пластиков, которые истираются вдоль слоёв, износ по высоте должен быть не меньше пяти толщин слоя наполнителя.

Показатель истирания считают в мм³ на метр пути

Формула пункта 7.1: V = (G − G₁) · 1000 / (ρ · L), где G и G₁ масса до и после истирания в граммах, ρ плотность в г/см³, L путь в метрах. Путь L = n · l, где n число оборотов цилиндра, l путь за один оборот. Результат партии считают как среднее по всем образцам, с округлением до первого знака после запятой, и в протоколе указывают стандартное отклонение по ГОСТ 14359.

Пример: цилиндр со шкуркой диаметром 160 мм даёт около 0,503 м пути за оборот, 20 оборотов дают L = 10,05 м. Образец полиамида плотностью 1,15 г/см³ потерял 0,114 г. V = 0,114 · 1000 / (1,15 · 10,05) = 9,9 мм³/м. Потеря 0,114 г укладывается в окно 0,01–0,20 г, режим выбран правильно. Если бы образец потерял 0,25 г, путь уже минимален, и пришлось бы снижать нагрузку в пределах, допущенных документом на материал.

Как рассчитывают абразивный износ пластмассы по ГОСТ 11012?

Абразивный износ пластмассы по ГОСТ 11012-2017 считают как потерю объёма в мм³ на 1 м пути: разность масс до и после истирания в граммах умножают на 1000 и делят на произведение плотности в г/см³ и пути в метрах. Образец сечением 10 мм истирают шлифовальной шкуркой при 19,62 Н не меньше 10 м. Результат округляют до десятых и усредняют минимум по трём образцам.

Цифру сравнивают только при одной шкурке и нагрузке

Протоколы двух лабораторий сопоставимы, если совпадают шкурка, нагрузка, путь, подача салазок и кондиционирование. Шкурку по ГОСТ 344 стандарт ставит основной, другую допускает по документу на материал или по согласованию сторон, а с другой шкуркой цифры заметно смещаются. Подача 4,2 мм вместо 10 мм за оборот увеличивает перекрытие следов и тоже сдвигает результат.

Резину испытывают по своему стандарту, и истираемость резины по ГОСТ 23509 с её потерей объёма и индексом сопротивления в одну таблицу с ГОСТ 11012 не ставят, хотя единицы похожи. Внутри пластмасс твёрдость и износ связаны слабо: твёрдость по ГОСТ 4670 у сверхвысокомолекулярного полиэтилена невысокая, а в сухом абразиве он известен как один из самых стойких пластиков.

Матрица выбора: когда протокол по ГОСТ 11012 помогает

Абразив в реальном узле редко похож на шкурку: песок перекатывается, пульпа смазывает и охлаждает, окалина режет. Для таких узлов цифра мм³/м служит только первым фильтром, а дальше смотрят, как пыль и шлам срезают кромку: абразивный износ уплотнений идёт по другим механизмам, чем истирание о шкурку.

Ресурс детали по показателю истирания не обещаем

Для скребков и ножей, футеровок и направляющих мы выбираем материал по условиям узла, а протокол по ГОСТ 11012 используем как сравнение кандидатов. В КП пишем марку и основание выбора; если в основании протокол, указываем его режим. Срок службы в месяцах по этой цифре не называем: он зависит от абразива, давления, скорости и влаги, которых шкурка не воспроизводит.

Если нужна уверенность до серии, предлагаем пробную деталь в рабочем узле или испытание по ГОСТ 11012 образцов из той же заготовки. Для полиамида перед испытанием важно кондиционирование: капролон набирает влагу, и сухой образец ведёт себя иначе, чем деталь после месяца в цеху.

Данные для подбора износостойкого пластика

Для подбора материала под износ пришлите чертёж или образец изношенной детали, что изнашивает её (песок, руда, бумага, металл), сухо или мокро, давление или вес на деталь, скорость скольжения, температуру и сколько служила прежняя деталь. По износу на старом образце и его сроку службы можно сравнить кандидатов точнее, чем по любому паспорту.