Устройство для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания Российский патент 2020 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении коррозионно-механических характеристик металлических материалов и для оценки эффективности упрочняющих технологий оборудования лесного комплекса.

Известно приспособление для нагружения и коррозионных испытаний образцов по типу рычага [ГОСТ 9.901.2-89, п. 3.4.1.7, чертеж 1е], содержащее два рычага с пазами для установки образца, нагрузка на который фиксируется винтом. Известное приспособление используется для испытаний на стойкость к коррозионному растрескиванию плоских образцов, нагружаемых с помощью изгиба. Недостатком данного приспособления является то, что при нагружении изгибом появляются неравномерные напряжения по сечению нагруженного образца. К тому же при использовании известного приспособления затруднительно производить расчет значения эквивалентных напряжений, так как они имеют разные значения по сечению образца.

Известны способы измерения скорости разрушения при коррозионно-механических испытаниях металлов без учета их механических свойств [Фокин М.Н. и К.А. Жигалова «Методы коррозионных испытаний», М., Металлургия, 1986 г., 78 с.]. Недостатком этих способов является низкая достоверность определения преобладающего вида разрушения.

Известен способ испытаний металлических материалов на коррозионный износ [RU 2431820], позволяющий определить степень коррозионного износа в условиях коррозионно-механического изнашивания соприкасающихся тел в растворах электролитов. Недостатком данного способа является недостаточная достоверность испытаний за счет невозможности обеспечения постоянства условий изнашивания, и сложности фотоэлектроколориметрического метода.

Известно устройство для определения коррозионно-механического изнашивания материалов (Сб. «Проблемы трения и изнашивания», Киев, «Техника, 1975, №8 с. 31-35»), содержащий станину, закрепленную на ней ячейку для размещения испытуемого образца и рабочей среды, держатель контрообразца, узлы нагружения и регистрация силы трения, электрод сравнения и закрепленный в ячейке вспомогательный электрод, соединенный с потенциалоизмерительной системой, заборный узел и привод возвратно-поступательного движения ячейки. Недостатком данного устройства характеризуется недостаточная точность и эффективность определения коррозионно-механического изнашивания материалов.

Задачей изобретения является создание устройства для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания посредством изучения трибологических и химических параметров взаимодействия системы «растительный полимер - инструментальный материал».

Указанная задача решается тем, что устройство для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания, состоящее из персонального компьютера, цифрового потенциостата серийного производства, трехэлектродной электрохимической ячейки для размещения испытуемого образца, контробразца, рабочей среды, вспомогательного электрода и электрода сравнения соединенной с потенциалоизмерительной системой отличающееся тем, что испытуемый образец зафиксирован и является рабочим электродом, контробразец выполнен с возможностью вращения и нагружения, причем цифровой потенциостат серийного производства спроектирован на базе операционного усилителя с управлением от встроенного микропроцессора с выходом на персональный компьютер, выполнен с возможностью задавать и фиксировать в процессе испытаний силы анодного и катодного тока, стационарного потенциала и поляризационного сопротивления трехэлектродной электрохимической ячейки. Устройство для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания выполнено с возможностью воздействия на образец только механического изнашивания с наложением на него катодной защиты со смещением на 1В потенциала коррозии.

На рисунке представлена схема устройства для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания пары трения «растительный полимер - инструментальный материал».

Изобретение для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания посредством изучения трибологических и химических параметров взаимодействия системы «растительный полимер - инструментальный материал» представляет собой устройство (рисунок), состоящее из персонального компьютера 1, использующегося для обработки и регистрации результатов экспериментальных исследований, цифрового потенциостата 2 серийного производства контролирующего электрические характеристики системы, трехэлектродной электрохимической ячейки 3 моделирующей систему «растительный полимер - инструментальный материал».

Трехэлектродная электрохимическая ячейка содержит вращающийся и нагруженный контробразец 4, зафиксированный исследуемый образец 5, вспомогательный электрод 6, хлорсеребряный электрод сравнения 7.

Исследуемый образец 5, являющийся одновременно рабочим электродом фиксируется в трехэлектродной электрохимической ячейке 3 наполненной электролитической средой и через соединительный провод подключается к цифровому потенциостату 2 серийного производства через разъем W. Вспомогательный электрод 6 подключается к цифровому потенциостату 2 серийного производства через разъем С. Хлорсеребряный электрод сравнения стержневой формы 7 подключается к цифровому потенциостату 2 серийного производства через разъем R.

В процессе проведения исследований контробразец изготовленный из растительного полимера в электрохимической ячейке 3 посредством

ременной передачи вращается вокруг собственной оси с заданной частотой под необходимой нагрузкой.

Применяемый в устройстве цифровой потенциостат 2 серийного производства используется для регистрации электрических характеристик (сила тока и электрохимический потенциал образца) химических процессов в зоне фрикционного контакта в заданных условиях стационарных режимов контроля потенциала рабочего электрода и тока. Цифровой потенциостат 2 серийного производства спроектирован на базе операционного усилителя с управлением от встроенного микропроцессора с выходом на персональный компьютер 1 через стандартный последовательный порт. Прибор обеспечивает работу с трехэлектродной электрохимической ячейкой 3 и позволяет задавать и измерять потенциалы и токи, и обеспечивает дискретность измеряемого тока от 1 мкА до 1 А и дискретность регулируемых потенциалов 1 В при скорости развертки до 100 В/с.

Программное обеспечение цифрового потенциостата 2 серийного производства используется для задания и редактирования программ-алгоритмов измерений; графического или табличного представления и записи результатов; анализа данных в различных координатах; преобразования исходных файлов в формат, совместимый с другими стандартными пакетами (Excel, Origin, Grapher, и др.); процедуры сглаживания кривых; интегрирования и дифференцирования токов; интерполяции и суммирования (вычитание) кривых; фильтрации шумов.

Выходные параметры проводимых на установке испытаний - это износ трущихся тел, сила анодного и катодного тока, стационарный потенциал и поляризационное сопротивление. Контроль таких параметров испытаний как наложенный потенциал, частота вращения, нормальная нагрузка, а также параметров времени и окружающей среды (температуры и кислотности) позволяют моделировать реальные рабочие условия с наработкой информации по износу материалов в конкретной ситуации.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении коррозионно-механических характеристик металлических материалов и для оценки эффективности упрочняющих технологий оборудования лесного комплекса. Устройство состоит из персонального компьютера, цифрового потенциостата серийного производства, трехэлектродной электрохимической ячейки для размещения испытуемого образца, контробразца, рабочей среды, вспомогательного электрода и электрода сравнения соединенной с потенциалоизмерительной системой. Испытуемый образец зафиксирован и является рабочим электродом. Контробразец выполнен с возможностью вращения и нагружения. Цифровой потенциостат серийного производства спроектирован на базе операционного усилителя с управлением от встроенного микропроцессора с выходом на персональный компьютер, выполнен с возможностью задавать и фиксировать в процессе испытаний силы анодного и катодного тока, стационарного потенциала и поляризационного сопротивления трехэлектродной электрохимической ячейки. Технический результат: возможность моделировать реальные рабочие условия с наработкой информации по износу материалов в конкретной ситуации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания, состоящее из персонального компьютера, цифрового потенциостата серийного производства, трехэлектродной электрохимической ячейки для размещения испытуемого образца, контробразца, рабочей среды, вспомогательного электрода и электрода сравнения соединенной с потенциалоизмерительной системой, отличающееся тем, что испытуемый образец зафиксирован и является рабочим электродом, контробразец выполнен с возможностью вращения и нагружения, причем цифровой потенциостат серийного производства спроектирован на базе операционного усилителя с управлением от встроенного микропроцессора с выходом на персональный компьютер, выполнен с возможностью задавать и фиксировать в процессе испытаний силы анодного и катодного тока, стационарного потенциала и поляризационного сопротивления трехэлектродной электрохимической ячейки.

2. Устройство для экспериментального исследования процесса коррозионно-механического изнашивания по п. 1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью воздействия на образец только механического изнашивания с наложением на него катодной защиты со смещением на 1 В потенциала коррозии.