(高清版)GBT 42539-2023 滚动轴承 轴承用陶瓷球 强度测定（缺口球试验）

滚动轴承轴承用陶瓷球强度测定(缺口球试验)国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会IⅡGB/T42539—2023/ISa)材料具有线性弹性(应力-应变关b)材料均匀且具有各向同性。1本文件规定了球径为3mm～50mm的轴承用成品陶瓷球强度测定方法。陶瓷球优先采用氮化硅泊松比对强度试验的结果有轻微影响，因此在计算时，包括用做轴承滚动体的典型氮化硅陶瓷在下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文ISO463产品几何技术规范(GPS)尺寸测量设备机械指示表的设计和计量特性[Geometricalproductspecificationsicalcharacteristicsofmechanicaldialgauge]ISO3290-2滚动轴承球第2部分：陶瓷球(Rollingbearings—Balls—Part2:Ceramicballs)ISO3611产品几何技术规范(GPS)尺寸测量设备：外径千分尺设计和计量学特性[Geomet-ricalproductspecifications(GPS)—Dimensionalmeasuringequipment:Micnalmeasurements—DesignandmetISO6106磨料超硬磨料粒度检验(Abrasiveproducts—Checkingthegrainsizeofsuperabrasives)ISO7500-1:2018金属材料静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和(或)压力试验机测力machines—Part1:Tension/compressiontestingmachines—CalibratISO20501精细陶瓷(先进陶瓷、先进技术陶瓷)强度数据的韦布尔统计分析方法[Fine2Fh3Rm2l注1:l=D.-h。4缺口根部notchroot缺口宽度notchwidthw极点pole预载荷preloadF。5λp5w符号见表1。陶瓷球直径FN断裂载荷Nf-hlm同一批次陶瓷球的韦布尔模数nSVW6表1符号(续)25λv泊松比pW施加载荷。缺口两侧面受到挤压而接触，缺口根部相对的陶瓷球表面(被测表面)产生拉应力。匀速增6设备和试验装置砧板的接触区域应由厚度不小于10mm的硬质金属或氮化硅圆盘制成。砧板表面不应有发生塑性变形的压痕。两砧板表面应与载荷方向垂直(见图la)中2]。载荷方向应与试验机十字头的运动方砧板结构不应影响试样定位，砧板结构示例见附录D。载荷加载点B和B′应位于砧板的轴线试验机十字头应能匀速进给加载。试验机应配备能随时记录载荷值的装置。试验机的不确定度应符合ISO7500-1:2018中1级(载荷示值的1%)的要求，载荷记录装置的灵敏度应高于最大载荷的76.3测量装置参数的测定需要下列测量设备：——光学显微镜(见6.3.4);——韧带厚度量规(见6.3.5)。6.3.2外径千分尺外径千分尺用于测量试样的尺寸，其准确度为±2μm或更高，其他要求应符合ISO3611的规定。千分尺的测量面应平滑，不应使用尖头千分尺，以避免损伤样品。其他长度量仪装置也应符合类似的规定。6.3.3机械千分表机械千分表用于测量缺口中心度，其准确度为±10μm,其他要求应符合ISO463的规定。6.3.4光学显微镜应使用显微镜(见图C.1c)]记录校准显微图片，以确定缺口参数。6.3.5韧带厚度量规可使用带底座(见图3)的特殊量具(量规或量刀)能测定出足够准确的韧带厚度。量刀的刀口刃为“钝刀刃”形，可带有圆形或小平顶形的量刃。为避免缺口底部半径和缺口球过度倾斜对测量造成影响，量刀应符合公式(1)和公式(2)给出的几何条件：Rs≤w/10 (1)0.7w≤ws≤0.9w (2)韧带厚度的测量步骤见图4。X—图3带底座韧带厚度量规8烘干机干燥箱的温度应能保持在110℃±5℃。7.1试样数量n为确保反映材料的特性和质量，至少应取得10个有效试验结果。试样数量最少为30个，以便于强7.2直径试验用陶瓷球的直径应由制造厂规定或按ISO32加工缺口时不应损伤被测表面。切削加工缺口通常需要较大的力，在接触点产生很高的接触应通常推荐聚合物结合金刚石砂轮。宽度小于1mm砂轮的金刚石涂层常为电镀涂覆，电镀涂层会裂纹试样的拒收标准按照附录F的规定。对有剥落和/或局部裂纹(超出附录F规定的拒收范围)的试建议进给速率(切削深度)为5μm/r～10μm/r。标准缺口球的相对尺寸见表2。表中尺寸数值(几何形状)为缺口制备时的目标值。在缺口球强度9标准缺口接收范围λwP50一组试验(例如，样本数为30)韦布尔参数的确定应符合ISO20501的规定，所有试样缺口参数之间的变动量不应超过表3的规定。最大允许偏差△(用于确定韦布尔参数)试验时试样应无灰尘和油脂。各个工序之后，试样应在清水或合适的溶剂中清洗。若加工过程中清洗后试样应在温度为110℃±5℃的干燥箱中烘干至少2h。8试验步骤韧带厚度(h)和缺口中心度z的测量方法见图4,应使用图3中所示量规进行测量。将陶瓷球缺口放在水平放置的量规上，测量高度(p₁)。取下陶缺口根部半径和缺口宽度应在与平面A-B-B'平行的平面中测定(见图1)。为便于操作，允许在材料特性相近的相似试样(例如，通过相同切削工序制成的矩形棒)上进行测量，或在缺口球垂直于平面A-B-B'的中心截面上进行测量。缺口根部半径R₁和R₂的测量方法示意图见图5。图C.1c)展示了一测得的辅助距离r₁和r₂为各底角与缺口轮廓和底角平分线交点之间的距离。缺口根部平均半径(Rm)可由公式(4)和公式(5)计算得出： GB/T42539—2023/IRm=(R₁+R₂)/28.2力学试验试样应在试验前存放在试验气氛中至少2h以适应试验环境，并记录环境温度和相对湿度。试验温度应在15℃~30℃内，在整个试验过程中，温度变化不应超过3℃,相对湿度变化不超过10%。每个试样应放置在砧板中心(即施加载荷的点位于加载方向的轴线上)。中在试样上施加预载，使试样固定在砧板中心，预载荷不应超过预期断裂载荷的10%。预载荷的加选择载荷范围时，宜使预期平均断裂载荷大致位于载荷测量量程的中间。载荷匀速增大并应保证断裂发生在5s～15s内。推荐的初始试验速度见附录G,图6给出了载荷-时间函数简图。应记录断裂载荷(F)(断裂时施加的载荷)。所有断裂部分应储存并标记，以便以后调查。 (6)基于相对缺口参数(λ、w和p)的系数f的函数表和拟合函数应符合附录A的规定。使用函数表@fwf表A.3p=0.2时f表A.4p=0.3时wf表A.5p=0.4时wfwff(λ,w,p)=1.7471+λ(-0.39458—0.97299p-4.9012p²)(0.78727+0.83336λ²(3.7791-0.86171p-4.7871p²)(-2.3118-1.5151w+6.819λ³(2.8217-0.43376p-2.3646p²)(3.2139+4.0741w-15.2GB/T42539—2023/ISO(规范性)缺口球强度试验结果可比性相对几何参数不同的缺口球，承载区(体积)的大小不同，根据韦布尔理论计算得出的特征强度值也不同。为了比较两个批次(直径相同，缺口几何参数不同)缺口球的特征强度，可运用公式(B.1)将两个特征强度转换为参考值，即相对标准几何参数的基准强度(oRa)。修正系数f.(w,m)和fx(λ,m)分别需要各个批次缺口球缺口参数λ和w的平均值来确定。韦布尔参数(特征强度和韦布尔模数)的确定符合ISO20501的规定且每个批次最小试样数量(样本数)为30个时，则可按照公式(B.1)进行转换。表B.1计算基准强度的公式(B.1)中，不同相对缺口宽度(o)和韦布尔模数(m)时的修正系数(f。)m56789mm56789m不同尺寸试样和(或)不同应力区域的特征强度，可根据有效体积(V)(适用于缺陷为体积型分布的试样)或有效面积(Sa)(适用于缺陷仅分布于表面的试样)进行转换。转换步骤见参考文献[8]或[11]。这一转换通常是为了对比弯曲梁或应用部件试样的特征强度。由于缺口球试样几何形状复杂，未推导出Vaf和S的解释表达式。公式(B.2)和公式(B.3)中分别给出了V.和S的近似值。当缺口几何参数符合表2的规定且泊松比在0.15<v<0.35时，公式(B.2)和公式(B.3)的拟合误差在4<m<20和4<m<50时的拟合误差分别小于8.5%和18%。Sa(λ,w,p,v,m)=(Dm²π)(m+1)-0.9380.0206(1-0.(资料性)缺口制备的V型槽滑块系统图C.1给出了用于制备陶瓷球缺口的V型槽滑块系统。图中一组陶瓷球胶粘在导轨的V型槽中，随后使用金刚石切刀对陶瓷球开槽。多个试样通过同一工序制备，缺口几何参数相同。a)带V型槽的导轨(90°棱柱)示意图见图C.1a)的说明4。这种支撑方式可使陶瓷球被测表一致且无灰尘和油脂。导轨中的V型槽可为如图C.1b)所示的梯形，以减少所需的胶水量(需保证陶瓷球底部的被测表面不与导轨接触)。可使用辅助导轨(说明1)形成附加定位点以b)端板可拦截、固定陶瓷球(见图C.1b)中的箭头],在同一制备工序中，与陶瓷球同时被切削。建议使用相应装置(例如，导轨端部垂直于V型槽的缺口)来定位端板。若端板与切削方c)在缺口制备过程中，使用胶水将陶瓷球固定在V型槽上。陶瓷球、导轨和端板上的胶水需足图C.1制备缺口的V型槽滑块系统(资料性)使用一个直径为10D。厚度为0.9w的圆盘，将三个缺口球等距卡在圆盘边缘，并使被测陶瓷球位于载荷中心(见图D.1),使圆盘和陶瓷球缺口组合并平行于参考平面(例如，下冲头平面或辅助冲压平加工得到的。在此之前，需要对陶瓷球和圆盘进行清洗。辅助陶瓷球可固定在圆盘上。定位辅助也可修改为定心辅助，以便使被测陶瓷球位于加载装置中心。试验(资料性)表E.1给出了一个缺口球强度测定试验报告示例。——载荷-位移特性为线性(与图6相似); 缺口几何形状在可接受范围之内(按表2的规定):表E.1缺口球强度测定试样报告示例往复切削(磨料粒度D15)内部报告，编号001订单编号操作人员试验开始时间预载荷F。球等级(ISO3290-2)1泊松比无平均断裂时间断裂厚度缺口宽度部平均缺口中心度强度否有效断裂起f1是无2是无3是无4是无5是无6是无断裂厚度缺口宽度部平均缺口中心度强度否有效断裂起f7是无8是无9是无是无直径的5%。GB/T42539—2023/ISO(资料性)十字头初始速度建议值对第一组试验中的第一个试样进行试验时，断裂所需时间通常未知。通常建议以较低速度开始试验，15s后停止试验，然后十字头再以两倍的速度开始试验。然而，根据经验，十字头初始速度可使用公式(G.1)计算，其断裂时间宜约为10s。对于直径为12.7mm由典型氮化硅材料制成的陶瓷球，计算出的十字头初始速度为1mm/min。v——十字头速度估计值，单位为毫米每分(mm/min);E——杨氏模量，单位为吉帕(GPa);Dw——陶瓷球直径，单位为毫米(mm);[1]ISO6104Superabrasiveproducts—Rotatinggronnitride—Generalsurvey,designationandmultilingualnom[2]ISO14253-2Geometricalproductspecifications(GPS)—Insworkpiecesandmeasuringequipment—Part2:GuidancefortGPSmeasurement,incalibrationofmeasuringequipmentandinproductverification[4]ISO26602Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramictridematerialsforrollingbeari