Способ определения предела текучести вязкопластичных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N11/00 

00

о

00 Изобретение относится к технике измерения вязкоппастических свойств материалов и может быть использовано для определения технологических характеристик полимер fibix высокоиаполненных пресс-материалов. Известен способ определения предела текучести вязкопластичных материалов путем деформирования образца между плоскопарал лельными плитами. Согласно этому способу цилиндрический образец помещают между плоскопараллельными штатами и сжимают заданным уоклием. После окончания вязкопластического течения измеряют толщину полученного диска и вычисляют предел текучести по формуле . /-l twritr. где F - усилие деформирования; ti - толщина диска после окончания течения; V - объем образца 1. Недостаток способа состоит в том, что при испытаниях материалов, содержащих вя копластичное связующее и жесткий наполнитель (например, древесноволокнистых и стекловолокнистых пресс-масс), точность измереиий оказывается невысокой из-за неопределогаости граничных условий. Наиболее близким техническим рещеннем к изобретению является способ определения текучести вязкопластичных материалов, включающий двухступенчатое формирование сжатием образца- между двумя параллельными дасками путем нагружения усилием, велишша которого на второй ступени превышает его величину на первой ступени, и измерение толщины образца на первой ступени нагружения. в момент начала нагружен второй ступени, а на второй ступени нагружения - в момент прекращения вязкопластичного течения. Этот способ используется для исследования кинетики отверждения термореактивиых пресс-матерталов по изменению предела тек чести 2. Однако при определении предела текучести по зтому способу погрешности измерени также могут превышать допустимые значения, что ограничивает класс испытываемых материалов. Вторую ступень нагрузки прикладывают после некоторой вьщержки на первой ступени. При этом возрастает погрешность изм рения предела текучести, обусловлеиная нестабильностью материала. В частноди, при испытаниях термореактивных пресс-материалов типа АГ-4В при температуре переработки () выдержка в 30 с приводит к погрешности определения предела тгкучестн более 20%. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение класса испытуемых Материалов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему двухступенчатое деформирование сжатием образца между двумя штоскопараллельнымн дисками путем нагружения усшшем, величина которого на второй ступени превышает его величину на первой ступени, и измерение толщины образца на первой ступени в момент начала нагружения второй стуценью, а на второй ступени нагружения - в момент прекращения вязкопластического течения, момент начала нагруження на второй ступени выбирают соответствующим моменту достижения квазиравнопесного состояния на первой ступени, а предел текучести tTj, определяют исходя из соотношения . i.v(i,) где F, Fj- величина нагрузки соответственно на первой и второй ступенях нагружения; квазиравновесная толщина образца на первой ступени нагружения;li.- толщина образца в момент прекращения вязкопластичного течения на второй ступени нагружения;V - объем образца. Предпочтительно нагрузку второй ступени выбирать в 2-10 раз большей нагрузки первой ступени. Приложение второй ступени нагрузки непосредственно в момент достижения квазиравновесного состояния на первой ступени нагрузки, под которым понимают такое состояние, когда изменение толщины образца не превышает 0,05 мм за 5 с, позволяет уменьшить погрешность измерения, обусловленную неста&шьностью испытуемого материала. Пренебрегая этой погрешностью, допустимо считать, что ни предел текучести, ни касательные напряжения на поверхности за промежу- ток времени между первым и вторым нагружением не изменяются. При действии на контактных поверхностях дисков касапредел текучестельных напряжении ти 0 связан с заданным у жлием F , объемом V н толишной образца ъ со отношением При двух значениях усилия F и Fj и соответствующих им толщинах образца Ь и bj получаются два соотношения вида (3). Исключая из них неизвестные касательные напряжения i , получаем расчетную формулу (2). При определении предела текучести по предлагаемому способу результат не зависит от неизвестных касательных напряжений на поверхностях. Следовательио, повышается точность определения предела текучести в тех случаях, когда t . А это неравенство имеет место, в частности, для высоконаполненных пресс-материалов с жест ким и крулнодисперсным наполнителем. Именно для таких материалов известный способ дает недопустимую погрешность, превышающую 10%. Следовательно, прнменение предлагаемого способа расширяет класс ис-. пытуемых материалов. Предложенное отношение нагрузок второй и первой ступеней (от 2 до 10) является оптимальным с точки зрения погрешностей 084 измерений. При j/F 2 толщины образца hj к h различаются менее, чем вдвое, позтому с учетом степеней и Ъ в фор. муле (2), относительная погреигаость оценки tp превышает 10%. При погрешность определения предела текучести также возрастает из-за относительно малой толщины образца на второй ступени нагружения и возрастающего вследствие зтого различия касательиых напряжений на границе При первой и второй ступенях нагруже1шя. Пример. Определяли предел текучести древесно-полимерного материала состава мас.%: опилки березовые 47; иить капроновая 20; жидкость кремнийорганическая 3; связующее ЛВС-1 30 путем деформирования цилиндрического образца объемом 10 см, между плоскопараллельными пли- тами при температуре, 150±3 С. Образец тагружали двумя ступенями нагрузки, толщины образца измеряли индикатором часового типа. Значения усилия, промежутков времени до начала приложения второй ступени нагрузки после прекращения вязкопластичного течения на первой ступени, а также значения предела текучести, найденные по предлагаемому способу приведены в табли|це.;

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включаюиош двухступенчатое деформирование сжатием образца между двумя параллельными дисками путем нагружения усилием, величина которого на втор ступени превышает его величину нагружения на первой ступени, и измерение толщины образца на первой ступени нагружения в момент начала нагружения второй ступенью, а на второй ступени нагружения - в момент .прекращения вязкопластичного течения, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения класса испытуемых материалов, момент начала нагружения на второй ступени выбирают соответствующим моменту достижения квазиравновесного состояния на первой стуfp определяют пени, а предел текучести исходя из соотношения 511 2 2 1 1 (hf-i.f) где F р, величина нагрузки соответственно на первой к второй ступенях нагружения; ь,квазнравновесная толщ11на Ve образца нз первой ступени нагружения; толщина образца в момент прекращения вязкопластичного течения на второй ступени нагружения; объем образца. V

16

40

40

80

80

80

100

100

о о о

11413086

Значения предела текучести, найденные помом способе (опыты 1 и 9). В этом слупредлагаемому способу (опыты 2, 4, 6, 8 ичае значения предепа текучести, расчитанные

10), различаются не более чем на 10%, Припо формуле (2), различаются на 20-25%. .испытание по известному способу, при Haqjyжешга второй ступенью после выдержки ис- 5 Применение предлагаемого способа обеспытываемого образца под нагрузкой 10- 1е швает более высокую точность измерения

30 с (опыта 3, 5, 7) и при расчете преде-предела текучести, особенно при испытанила текучести по известной формуле (1) от-ях полимерных пресс-материалов с жестким

личие предела текучести значительно превы-наполнителем, а это дает возможность более

шает iWo, а в ряде случаев (опыты 3 и 10) 10точно назначать технологические режимы пезначеяия показателя различаются в 6 раз.реработки, зависящие от предела текучести.

Увеличение различия значения предепа текугповысить качество изготовления изделий, сничести наблюдается и при нарушении предло-зить износ пресс-форм и расход пресс-матежешюго соотношения нагрузок в предлагав-риалов.